ʻO ka modulator electro-optic lithium niobate kiʻekiʻe i hoʻohui ʻia

Kūlana kiʻekiʻemea hoʻololi uila-optica me ka noi photon microwave
Me nā koi e hoʻonui ʻia ana o nā ʻōnaehana kamaʻilio, i mea e hoʻomaikaʻi hou aku ai i ka pono o ka hoʻoili ʻana o nā hōʻailona, ​​e hoʻohui ka poʻe i nā photons a me nā electrons e hoʻokō i nā pono hoʻohui, a e hānau ʻia nā microwave photonics. Pono ka modulator electro-optical no ka hoʻololi ʻana o ka uila i ka mālamalama i lokonā ʻōnaehana photonic microwave, a ʻo kēia ʻanuʻu koʻikoʻi e hoʻoholo pinepine i ka hana o ka ʻōnaehana holoʻokoʻa. ʻOiai ʻo ka hoʻololi ʻana o ka hōʻailona alapine lekiō i ka ʻāpana optical he kaʻina hana hōʻailona analog, a maʻamaunā mea hoʻololi electro-opticalLoaʻa iā ia ka nonlinearity kūlohelohe, aia kahi distortion hōʻailona koʻikoʻi i ke kaʻina hoʻololi. I mea e hoʻokō ai i ka modulation linear kokoke, ua hoʻopaʻa pinepine ʻia ke kiko hana o ka modulator ma ka orthogonal bias point, akā ʻaʻole hiki ke hoʻokō i nā koi o ka microwave photon link no ka linearity o ka modulator. Pono koke nā modulators Electro-optic me ka linearity kiʻekiʻe.

ʻO ka modulation index refractive wikiwiki o nā mea silicon e hoʻokō pinepine ʻia e ka hopena dispersion plasma free carrier (FCD). ʻO ka hopena FCD a me ka modulation PN junction he nonlinear, ka mea e emi ai ka linear o ka silicon modulator ma mua o ka lithium niobate modulator. Hōʻike maikaʻi nā mea Lithium niobate.modulation electro-opticalnā waiwai ma muli o ko lākou hopena Pucker. I ka manawa like, loaʻa i ka mea lithium niobate nā pono o ka bandwidth nui, nā ʻano modulation maikaʻi, ka pohō haʻahaʻa, ka hoʻohui maʻalahi a me ka hoʻohālikelike ʻana me ke kaʻina hana semiconductor, ka hoʻohana ʻana i ka lithium niobate kiʻiʻoniʻoni lahilahi e hana i ka modulator electro-optical kiʻekiʻe, hoʻohālikelike ʻia me ka silicon ʻaneʻane ʻaʻohe "papa pōkole", akā e hoʻokō pū i ka linearity kiʻekiʻe. Ua lilo ka modulator electro-optic lithium niobate (LNOI) kiʻiʻoniʻoni lahilahi ma ka insulator i kahi kuhikuhi hoʻomohala hoʻohiki. Me ka hoʻomohala ʻana o ka ʻenehana hoʻomākaukau mea lithium niobate kiʻiʻoniʻoni lahilahi a me ka ʻenehana etching waveguide, ʻo ka pono hoʻololi kiʻekiʻe a me ka hoʻohui kiʻekiʻe o ka lithium niobate electro-optic modulator kiʻiʻoniʻoni lahilahi ua lilo i kahua o ka academia a me ka ʻoihana honua.

Nā ʻano o ka niobate lithium kiʻi lahilahi
Ma ʻAmelika Hui Pū ʻIa, ua hana ka hoʻolālā ʻana o DAP AR i ka loiloi ʻana o nā mea lithium niobate: inā ua kapa ʻia ke kikowaena o ka hoʻololi uila ma hope o ka mea silicon e hiki ai, a laila ʻo ka wahi hānau o ka hoʻololi photonics e kapa ʻia ma hope o ka lithium niobate. ʻO kēia no ka mea hoʻohui ka lithium niobate i ka hopena electro-optical, ka hopena acousto-optical, ka hopena piezoelectric, ka hopena thermoelectric a me ka hopena photorefractive i hoʻokahi, e like me nā mea silicon ma ke kahua o optics.

Ma ke ʻano o nā ʻano hoʻoili optical, ʻo ka mea InP ka mea i loaʻa ka pohō hoʻoili nui loa ma ka chip ma muli o ka omo ʻana o ka mālamalama i loko o ka hui 1550nm i hoʻohana pinepine ʻia. ʻO SiO2 a me silicon nitride nā ʻano hoʻoili maikaʻi loa, a hiki i ka pohō ke hiki i ka pae o ~ 0.01dB/cm; I kēia manawa, hiki i ka pohō waveguide o ka waveguide lithium niobate lahilahi ke hiki i ka pae o 0.03dB/cm, a ʻo ka pohō o ka waveguide lithium niobate lahilahi e hiki ke hoʻemi hou ʻia me ka hoʻomaikaʻi mau ʻana o ka pae ʻenehana i ka wā e hiki mai ana. No laila, e hōʻike ka mea lithium niobate lahilahi i ka hana maikaʻi no nā ʻano kukui passive e like me ke ala photosynthetic, shunt a me ka microring.

Ma ke ʻano o ka hanauna kukui, ʻo InP wale nō ka hiki ke hoʻopuka pololei i ka kukui; No laila, no ka hoʻopili ʻana o nā photons microwave, pono e hoʻolauna i ke kumu kukui e pili ana iā InP ma ka chip photonic i hoʻohui ʻia ma LNOI ma ke ʻano o ka hoʻouka ʻana i ka hoʻouka ʻana a i ʻole ka ulu ʻana o ka epitaxial. Ma ke ʻano o ka modulation kukui, ua hoʻokūpaʻa ʻia ma luna nei he mea maʻalahi ka mea lithium niobate lahilahi e hoʻokō i ka bandwidth modulation nui aʻe, ka voltage hapalua nalu haʻahaʻa a me ka pohō hoʻoili haʻahaʻa ma mua o InP a me Si. Eia kekahi, ʻo ke kiʻekiʻe o ka linearity electro-optical modulation o nā mea lithium niobate lahilahi he mea nui ia no nā noi photon microwave āpau.

Ma ke ʻano o ke ala ʻana i ka optical, ʻo ka pane electro-optical wikiwiki kiʻekiʻe o ka mea lithium niobate lahilahi e hana ai i ka hoʻololi optical LNOI i hiki ke hoʻololi optical wikiwiki, a he haʻahaʻa loa ka hoʻohana ʻana i ka mana o ia hoʻololi wikiwiki. No ka hoʻohana maʻamau o ka ʻenehana photon microwave i hoʻohui ʻia, loaʻa i ka chip beamforming i kāohi ʻia e ka optical ka hiki ke hoʻololi wikiwiki e hoʻokō i nā pono o ka scan beam wikiwiki, a ua hoʻololi maikaʻi ʻia nā ʻano o ka hoʻohana ʻana i ka mana haʻahaʻa loa i nā koi koʻikoʻi o ka ʻōnaehana phased array nui. ʻOiai hiki i ka hoʻololi optical InP ke hoʻokō i ka hoʻololi ala optical wikiwiki, e hoʻolauna ia i ka walaʻau nui, ʻoiai ke hoʻokaʻawale ʻia ka hoʻololi optical multilevel, e hōʻino nui ʻia ka coefficient walaʻau. Hiki i nā mea Silicon, SiO2 a me silicon nitride ke hoʻololi i nā ala optical ma o ka hopena thermo-optical a i ʻole ka hopena hoʻolaha lawe, nona nā hemahema o ka hoʻohana ʻana i ka mana kiʻekiʻe a me ka wikiwiki o ka hoʻololi lohi. Ke nui ka nui o ka array o ka phased array, ʻaʻole hiki ke hoʻokō i nā koi o ka hoʻohana ʻana i ka mana.

Ma ke ʻano o ka hoʻonui ʻana o ka optical,mea hoʻonui ʻike semiconductor (SOA) e pili ana i ka InP ua oʻo no ka hoʻohana kalepa, akā he mau hemahema o ke koina walaʻau kiʻekiʻe a me ka mana hoʻopuka saturation haʻahaʻa, ʻaʻole ia e kūpono i ka hoʻopili ʻana o nā photons microwave. ʻO ke kaʻina hana hoʻonui parametric o ka waveguide lithium niobate kiʻi lahilahi e pili ana i ka hoʻoulu ʻana a me ka hoʻohuli ʻana i ka manawa hiki ke hoʻokō i ka walaʻau haʻahaʻa a me ka hoʻonui optical on-chip mana kiʻekiʻe, hiki ke hoʻokō pono i nā koi o ka ʻenehana photon microwave i hoʻohui ʻia no ka hoʻonui optical on-chip.

Ma ke ʻano o ka ʻike ʻana i ke kukui, loaʻa i ka lithium niobate ʻili lahilahi nā ʻano hoʻoili maikaʻi i ka mālamalama ma ka hui 1550 nm. ʻAʻole hiki ke hoʻokō ʻia ka hana o ka hoʻololi photoelectric, no laila no nā noi photon microwave, i mea e hoʻokō ai i nā pono o ka hoʻololi photoelectric ma ka chip. Pono e hoʻokomo ʻia nā ʻāpana ʻike InGaAs a i ʻole Ge-Si ma nā chips photonic i hoʻohui ʻia ma LNOI ma o ka hoʻouka ʻana i ka welding a i ʻole ka ulu ʻana o epitaxial. Ma ke ʻano o ka hoʻopili ʻana me ka fiber optical, no ka mea ʻo ka fiber optical ponoʻī he mea SiO2, ʻo ke kahua mode o ka waveguide SiO2 ka mea e kūlike ana me ke kahua mode o ka fiber optical, a ʻo ka hoʻopili ʻana ka mea kūpono loa. ʻO ke anawaena kahua mode o ka waveguide i kaupalena ikaika ʻia o ka lithium niobate ʻili lahilahi ma kahi o 1μm, he ʻokoʻa loa ia mai ke kahua mode o ka fiber optical, no laila pono e hoʻokō ʻia ka hoʻololi ʻana i ke ʻano kūpono e kūlike me ke kahua mode o ka fiber optical.

Ma ke ʻano o ka hoʻohui ʻana, ʻo ka loaʻa ʻana o kahi hiki ke hoʻohui kiʻekiʻe o nā mea like ʻole e hilinaʻi nui ʻia ma ka radius kūlou o ke alakaʻi nalu (i hoʻopilikia ʻia e ka palena o ke kahua ʻano alakaʻi nalu). ʻO ka alakaʻi nalu i kaupalena ʻia e ʻae i kahi radius kūlou liʻiliʻi, kahi mea e kūpono ai i ka hoʻokō ʻana i ka hoʻohui kiʻekiʻe. No laila, loaʻa i nā alakaʻi nalu lithium niobate lahilahi ka hiki ke hoʻokō i ka hoʻohui kiʻekiʻe. No laila, ʻo ka ʻike ʻia ʻana o ka lithium niobate lahilahi e hiki ai i ka mea lithium niobate ke pāʻani maoli i ke kuleana o ka "silicon" optical. No ka hoʻopili ʻana o nā photons microwave, ʻoi aku ka maopopo o nā pono o ka lithium niobate lahilahi.