Az optikai modulátorok egyik legfontosabb tulajdonsága a modulációs sebessége vagy sávszélessége, aminek legalább olyan gyorsnak kell lennie, mint a rendelkezésre álló elektronika. A 90 nm-es szilícium technológiában már bemutatták a jóval 100 GHz feletti tranzisztorokat, és a sebesség tovább fog növekedni a minimális jellemzőméret csökkentésével [1]. A jelenlegi szilícium alapú modulátorok sávszélessége azonban korlátozott. A szilícium centro-szimmetrikus kristályszerkezete miatt nem rendelkezik χ(2)-nemlinearással. A feszített szilícium használata már érdekes eredményekhez vezetett [2], de a nemlinearitások még nem tesznek lehetővé gyakorlati eszközöket. A legkorszerűbb szilícium fotonikus modulátorok ezért továbbra is a pn- vagy tűs átmenetekben lévő szabad hordozó diszperzióra támaszkodnak [3–5]. Az előre feszített csomópontokról kimutatták, hogy a feszültséghossz-szorzat olyan alacsony, mint VπL = 0,36 V mm, de a modulációs sebességet korlátozza a kisebbségi vivők dinamikája. Ennek ellenére az elektromos jel előhangsúlyozásával 10 Gbit/s adatsebességet hoztak létre [4]. Ehelyett fordított előfeszítésű csomópontok használatával a sávszélességet körülbelül 30 GHz-re növelték [5,6], de a feszültséghosszszorzat VπL = 40 V mm-re emelkedett. Sajnos az ilyen plazmahatású fázismodulátorok nemkívánatos intenzitásmodulációt is produkálnak [7], és nemlineárisan reagálnak az alkalmazott feszültségre. A fejlett modulációs formátumok, mint például a QAM, azonban lineáris választ és tiszta fázismodulációt igényelnek, ami különösen kívánatossá teszi az elektrooptikai effektus (Pockels-effektus [8]) kihasználását.
2. SOH megközelítés
A közelmúltban a szilícium-szerves hibrid (SOH) megközelítést javasolták [9–12]. Az 1(a) ábrán egy SOH modulátor látható. Ez egy réshullámvezetőből áll, amely az optikai mezőt vezeti, és két szilíciumcsíkból áll, amelyek elektromosan összekötik az optikai hullámvezetőt a fémelektródákkal. Az elektródák az optikai modális mezőn kívül helyezkednek el az optikai veszteségek elkerülése érdekében [13], 1(b) ábra. A készülék elektrooptikai szerves anyaggal van bevonva, amely egyenletesen kitölti a rést. A moduláló feszültséget a fém elektromos hullámvezető hordozza, és a vezetőképes szilícium szalagoknak köszönhetően a nyíláson keresztül leesik. Az így létrejövő elektromos tér ezután megváltoztatja a törésmutatót a résben az ultragyors elektrooptikai hatás révén. Mivel a rés szélessége 100 nm nagyságrendű, néhány volt elég ahhoz, hogy nagyon erős moduláló mezőket hozzon létre, amelyek a legtöbb anyag dielektromos szilárdságának nagyságrendjébe esnek. A szerkezet nagy modulációs hatásfokkal rendelkezik, mivel mind a moduláló, mind az optikai mező a rés belsejében koncentrálódik, 1(b) ábra [14]. Valójában az SOH modulátorok első implementációit szubvoltos működéssel [11] már bemutatták, és bemutatták a szinuszos modulációt 40 GHz-ig [15,16]. Az alacsony feszültségű, nagy sebességű SOH-modulátorok építése során azonban nagy kihívást jelent egy nagy vezetőképességű összekötő szalag létrehozása. Egy ekvivalens áramkörben a rés egy C kondenzátorral, a vezető szalagok pedig R ellenállásokkal ábrázolhatók, 1(b) ábra. A megfelelő RC időállandó határozza meg az eszköz sávszélességét [10,14,17,18]. Az R ellenállás csökkentése érdekében javasolták a szilícium csíkok adalékolását [10,14]. Míg az adalékolás növeli a szilícium csíkok vezetőképességét (és ezáltal növeli az optikai veszteségeket), további veszteségbüntetést kell fizetni, mert az elektronok mobilitása rontja a szennyeződések szórását [10,14,19]. Ráadásul a legutóbbi gyártási kísérletek váratlanul alacsony vezetőképességet mutattak.
A kínai „Szilícium-völgyben” – Peking Zhongguancun – található Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. egy high-tech vállalkozás, amely hazai és külföldi kutatóintézetek, kutatóintézetek, egyetemek és vállalati tudományos kutatószemélyzet kiszolgálására irányul. Cégünk elsősorban optoelektronikai termékek független kutatás-fejlesztésével, tervezésével, gyártásával, értékesítésével foglalkozik, innovatív megoldásokat és professzionális, személyre szabott szolgáltatásokat nyújt tudományos kutatók és ipari mérnökök számára. Évekig tartó független innováció után a fotoelektromos termékek gazdag és tökéletes sorozatát hozta létre, amelyeket széles körben használnak az önkormányzati, katonai, közlekedési, villamos energia, pénzügy, oktatás, orvosi és egyéb iparágakban.
Várjuk az együttműködést Önnel!
Feladás időpontja: 2023. március 29