Az optikai modulátor egyik legfontosabb tulajdonsága a modulációs sebessége vagy sávszélessége, amelynek legalább olyan gyorsnak kell lennie, mint a rendelkezésre álló elektronika. A tranzisztorokat, amelyeknél jóval 100 GHz feletti tranzitfrekvenciákat mutatnak, már 90 nm -es szilícium -technológiában mutatták be, és a sebesség tovább növekszik, mivel a minimális tulajdonság mérete csökken [1]. A mai szilícium-alapú modulátorok sávszélessége azonban korlátozott. A szilícium nem rendelkezik χ (2) -nonearitással, centro-szimmetrikus kristályos szerkezete miatt. A feszített szilícium használata már érdekes eredményekhez vezetett [2], de a nemlinearitások még nem teszik lehetővé a gyakorlati eszközöket. A legmodernebb szilícium-fotonikus modulátorok tehát továbbra is támaszkodnak a szabad hordozó diszperziójára a PN vagy a PIN-es csomópontokban [3–5]. Kimutatták, hogy az előre elfogult csomópontok olyan feszültséghosszú terméket mutatnak, mint a VπL = 0,36 V mm, de a modulációs sebességet a kisebbségi hordozók dinamikája korlátozza. Ennek ellenére 10 gbit/s adatátvitelt generáltak az elektromos jel előzetes hangsúlyának segítségével [4]. A fordított torzított csomópontok helyett a sávszélességet kb. 30 GHz -re [5,6] növelték, de a VoltageLhthing termék Vπl = 40 V mm -re nőtt. Sajnos az ilyen plazmahatás -fázismodulátorok szintén nem kívánt intenzitásmodulációt eredményeznek [7], és nemlineáris reagálnak az alkalmazott feszültségre. A fejlett modulációs formátumok, mint például a QAM, szükség van egy lineáris válaszra és a tiszta fázismodulációra, így az elektro-optikai hatás (Pockels Effect [8]) kizsákmányolása különösen kívánatos.
2. SOH megközelítés
A közelmúltban javasolták a szilícium-organikus hibrid (SOH) megközelítést [9–12]. Az SOH modulátor példáját az 1. ábra mutatja. Ez egy nyílás hullámvezetőjéből áll, amely az optikai mezőt irányítja, és két szilíciumcsíkból áll, amelyek elektromosan összekapcsolják az optikai hullámvezetőt a fém elektródokkal. Az elektródák az optikai modális mezőn kívül helyezkednek el, hogy elkerüljék az optikai veszteségeket [13], 1. ábra (b). A készüléket elektro-optikai szerves anyaggal borítják, amely egyenletesen kitölti a rést. A moduláló feszültséget a fém elektromos hullámvezető hordozza, és a vezetőképes szilíciumcsíkoknak köszönhetően leesik a nyíláson. A kapott elektromos mező ezután megváltoztatja a nyílás refrakciós indexét az ultra-gyors elektro-optikai hatás révén. Mivel a nyílás szélessége 100 nm, néhány volt elegendő ahhoz, hogy nagyon erős moduláló mezőket hozzon létre, amelyek a legtöbb anyag dielektromos szilárdságának nagyságrendjében vannak. A szerkezet magas modulációs hatékonysággal rendelkezik, mivel mind a moduláló, mind az optikai mezők koncentrálódnak a nyílás belsejében, 1. ábra (b) [14]. Valójában már kimutatták az SOH modulátorok első megvalósítását [11], és a szinuszos modulációt 40 GHz-ig mutatták be [15,16]. Az alacsony feszültségű nagysebességű SOH modulátorok felépítésének kihívása azonban egy erősen vezetőképes csatlakozó szalag létrehozása. Egy ekvivalens áramkörben a rést C kondenzátor és a vezetőképes csíkok ábrázolhatják az R ellenállásokkal, 1. ábra (b). A megfelelő RC időállandó meghatározza az eszköz sávszélességét [10,14,17,18]. Az R ellenállás csökkentése érdekében azt javasolták, hogy csökkentsék a szilíciumcsíkokat [10,14]. Míg a dopping növeli a szilíciumcsíkok vezetőképességét (és ezért növeli az optikai veszteségeket), további veszteségbüntetést fizetnek, mivel az elektronmobilitást a szennyeződés szórása rontja [10,14,19]. Ezenkívül a legfrissebb gyártási kísérletek váratlanul alacsony vezetőképességet mutattak.
Peking Rofea Optoelectronics Co., Ltd., Kínában található „Szilícium-völgyben”-Peking Zhongguancun-egy csúcstechnikai vállalkozás, amelynek célja a bel- és külföldi kutatóintézetek, a kutatóintézetek, az egyetemek és az vállalati tudományos kutatási személyzet kiszolgálása. Cégünk elsősorban a független kutatás és fejlesztés, a tervezés, a gyártás, az optoelektronikus termékek értékesítésével foglalkozik, és innovatív megoldásokat és szakmai, személyre szabott szolgáltatásokat nyújt a tudományos kutatók és az ipari mérnökök számára. Évekig tartó független innováció után gazdag és tökéletes fotoelektromos termékek sorozatát hozta létre, amelyeket széles körben használnak önkormányzati, katonai, szállítási, villamosenergia -, pénzügyi, oktatási, orvosi és egyéb iparágakban.
Várjuk, hogy együttműködjünk veled!
A postai idő: március-29-2023