דין פילם ליטהיום ניאָבאַטע מאַטעריאַל און דין פילם ליטהיום ניאָבאַטע מאָדולאַטאָר

אַדוואַנטאַגעס און באַטייַט פון דין פילם ליטהיום ניאָבאַטע אין ינאַגרייטיד מייקראַווייוו פאָטאָן טעכנאָלאָגיע

מיקראָוואַווע פאָטאָן טעכנאָלאָגיעהאט די אַדוואַנטאַגעס פון גרויס ארבעטן באַנדווידט, שטאַרק פּאַראַלעל פּראַסעסינג פיייקייט און נידעריק טראַנסמיסיע אָנווער, וואָס האט די פּאָטענציעל צו ברעכן די טעכניש באַטאַלנעק פון טראדיציאנעלן מייקראַווייוו סיסטעם און פֿאַרבעסערן די פאָרשטעלונג פון מיליטעריש עלעקטראָניש אינפֿאָרמאַציע ויסריכט אַזאַ ווי ראַדאַר, עלעקטראָניש וואָרפער, קאָמוניקאַציע און מעזשערמאַנט און קאָנטראָל. אָבער, די מייקראַווייוו פאָטאָן סיסטעם באזירט אויף דיסקרעטע דעוויסעס האט עטלעכע פראבלעמען אַזאַ ווי גרויס באַנד, שווער וואָג און נעבעך פעסטקייַט, וואָס עמעס באַגרענעצן די אַפּלאַקיישאַן פון מייקראַווייוו פאָטאָן טעכנאָלאָגיע אין ספּייסבאָרנע און ערבאָרנע פּלאַטפאָרמס. דעריבער, ינאַגרייטיד מיקראָוואַווע פאָטאָן טעכנאָלאָגיע איז שיין אַ וויכטיק שטיצן צו ברעכן די אַפּלאַקיישאַן פון מייקראַווייוו פאָטאָן אין מיליטעריש עלעקטראָניש אינפֿאָרמאַציע סיסטעם און געבן פול שפּיל צו די אַדוואַנטידזשיז פון מייקראַווייוו פאָטאָן טעכנאָלאָגיע.

דערווייַל, SI-באזירט פאָטאָניק ינטאַגריישאַן טעכנאָלאָגיע און INP-באזירט פאָטאָניק ינטאַגריישאַן טעכנאָלאָגיע האָבן ווערן מער און מער דערוואַקסן נאָך יאָרן פון אַנטוויקלונג אין די פעלד פון אָפּטיש קאָמוניקאַציע, און אַ פּלאַץ פון פּראָדוקטן האָבן שוין שטעלן אין די מאַרק. אָבער, פֿאַר די אַפּלאַקיישאַן פון מייקראַווייוו פאָטאָן, עס זענען עטלעכע פראבלעמען אין די צוויי מינים פון פאָטאָן ינטאַגריישאַן טעקנאַלאַדזשיז: פֿאַר בייַשפּיל, די ניט-לינעאַר עלעקטראָ-אָפּטיש קאָואַפישאַנט פון Si מאָדולאַטאָר און InP מאָדולאַטאָר איז פאַרקערט צו די הויך לינעאַריטי און גרויס דינאַמיש קעראַקטעריסטיקס פּערסוד דורך מייקראַווייוו. פאָטאָן טעכנאָלאָגיע; פֿאַר בייַשפּיל, די סיליציום אָפּטיש באַשטימען וואָס ריאַלייזיז אָפּטיש וועג סוויטשינג, צי באזירט אויף טערמאַל-אָפּטיש ווירקונג, פּיעזאָעלעקטריק ווירקונג, אָדער טראַנספּערטיישאַן ווירקונג פון טראַנספּאָרט ינדזשעקשאַן, האט די פראבלעמען פון פּאַמעלעך סוויטשינג גיכקייַט, מאַכט קאַנסאַמשאַן און היץ קאַנסאַמשאַן, וואָס קענען נישט טרעפן די שנעל. שטראַל סקאַנינג און גרויס מענגע וואָג מייקראַווייוו פאָטאָן אַפּלאַקיישאַנז.

ליטהיום ניאָבאַטע איז שטענדיק געווען דער ערשטער ברירה פֿאַר הויך גיכקייַטעלעקטראָ-אָפּטיק מאַדזשאַליישאַןמאַטעריאַלס ווייַל פון זייַן ויסגעצייכנט לינעאַר עלעקטראָ-אָפּטיק ווירקונג. אָבער, די טראדיציאנעלן ליטהיום ניאָבאַטעעלעקטראָ-אָפּטיש מאָדולאַטאָראיז געמאכט פון מאַסיוו ליטהיום ניאָבאַטע קריסטאַל מאַטעריאַל, און די מיטל גרייס איז זייער גרויס, וואָס קענען נישט טרעפן די באדערפענישן פון ינאַגרייטיד מייקראַווייוו פאָטאָן טעכנאָלאָגיע. ווי צו ויסשטימען ליטהיום ניאָבאַטע מאַטעריאַלס מיט לינעאַר עלעקטראָ-אָפּטיש קאָואַפישאַנט אין די ינאַגרייטיד מייקראַווייוו פאָטאָן טעכנאָלאָגיע סיסטעם איז געווארן דער ציל פון באַטייַטיק ריסערטשערז. אין 2018, אַ פאָרשונג מאַנשאַפֿט פון האַרוואַרד אוניווערסיטעט אין די יו. -אָפּטיש ווירקונג, אַמאָל לאָנטשט, עס מיד געפֿירט די אַקאַדעמיק און ינדאַסטרי ופמערקזאַמקייט אין די פעלד פון פאָטאָניק ינאַגריישאַן און מייקראַווייוו פאָטאָניקס. פֿון דער פּערספּעקטיוו פון מייקראַווייוו פאָטאָן אַפּלאַקיישאַן, דעם פּאַפּיר ריוויוד די השפּעה און באַטייַט פון פאָטאָן ינטאַגריישאַן טעכנאָלאָגיע באזירט אויף דין פילם ליטהיום ניאָבאַטע אויף דער אַנטוויקלונג פון מייקראַווייוו פאָטאָן טעכנאָלאָגיע.

דין פילם ליטהיום ניאָבאַטע מאַטעריאַל און דין פילםליטהיום ניאָבאַטע מאָדולאַטאָר
אין די לעצטע צוויי יאָר, אַ נייַע טיפּ פון ליטהיום ניאָבאַטע מאַטעריאַל איז ימערדזשד, דאָס הייסט, די ליטהיום ניאָבאַטע פילם איז עקספאָוליייטיד פון די מאַסיוו ליטהיום ניאָבאַטע קריסטאַל דורך די מעטאָד פון "יאָן סלייסינג" און בונד צו די סי ווייפער מיט אַ סיליקאַ באַפער שיכטע צו פאָרעם LNOI (LiNbO3-On-Insulator) מאַטעריאַל [5], וואָס איז גערופן דין פילם ליטהיום ניאָבאַטע מאַטעריאַל אין דעם פּאַפּיר. רידזש וואַוועגוידעס מיט אַ הייך פון מער ווי 100 נאַנאָמעטער קענען זיין עטשט אויף דין פילם ליטהיום ניאָבאַטע מאַטעריאַלס דורך אָפּטימיזעד טרוקן עטשינג פּראָצעס, און די עפעקטיוו רעפראַקטיווע אינדעקס חילוק פון די וואַוועגוידעס געשאפן קענען דערגרייכן מער ווי 0.8 (פיל העכער ווי די רעפראַקטיווע אינדעקס חילוק פון טראדיציאנעלן ליטהיום ניאָבאַטע וואַוועגוידס פון 0.02), ווי געוויזן אין פיגורע 1. די שטארק ריסטריקטיד וואַוועגויד מאכט עס גרינגער צו גלייַכן די ליכט פעלד מיט די מייקראַווייוו פעלד ווען דיזיינינג די מאָדולאַטאָר. אזוי, עס איז וווילטויק צו דערגרייכן נידעריקער האַלב-כוואַליע וואָולטידזש און גרעסערע מאַדזשאַליישאַן באַנדווידט אין אַ קירצער לענג.

דער אויסזען פון ליטהיום ניאָבאַטע מיט נידעריק אָנווער סובמיקראָן וואַוועגייד ברייקס די באַטאַלנעק פון הויך דרייווינג וואָולטידזש פון טראדיציאנעלן ליטהיום ניאָבאַטע עלעקטראָ-אָפּטיק מאָדולאַטאָר. די ילעקטראָוד ספּייסינג קענען זיין רידוסט צו ~ 5 μם, און די אָוווערלאַפּ צווישן די עלעקטריק פעלד און די אָפּטיש מאָדע פעלד איז זייער געוואקסן, און די Vπ · L דיקריסאַז פון מער ווי 20 V·cm צו ווייניקער ווי 2.8 V·cm. דעריבער, אונטער דער זעלביקער האַלב-כוואַליע וואָולטידזש, די לענג פון די מיטל קענען זיין זייער רידוסט קאַמפּערד מיט די טראדיציאנעלן מאָדולאַטאָר. אין דער זעלביקער צייט, נאָך אָפּטימיזינג די פּאַראַמעטערס פון די ברייט, גרעב און מעהאַלעך פון די טראַוואַלינג כוואַליע ילעקטראָוד, ווי געוויזן אין די פיגור, די מאָדולאַטאָר קענען האָבן די פיייקייט פון הינטער-הויך מאַדזשאַליישאַן באַנדווידט גרעסער ווי 100 GHz.

Fig.1 (אַ) קאַלקיאַלייטיד מאָדע פאַרשפּרייטונג און (ב) בילד פון די קרייַז-אָפּטיילונג פון LN וואַוועגייד

פיג.2 (אַ) וואַוועגייד און ילעקטראָוד סטרוקטור און (ב) קאָרעפּלאַטע פון ​​לן מאָדולאַטאָר

דער פאַרגלייַך פון דין פילם ליטהיום ניאָבאַטע מאָדולאַטאָרס מיט טראדיציאנעלן ליטהיום ניאָבאַטע געשעפט מאָדולאַטאָרס, סיליציום-באזירט מאָדולאַטאָרס און ינדיום פאָספידע (ינפּ) מאָדולאַטאָרס און אנדערע יגזיסטינג הויך-גיכקייַט עלעקטראָ-אָפּטיש מאָדולאַטאָרס, די הויפּט פּאַראַמעטערס פון דער פאַרגלייַך אַרייַננעמען:
(1) האַלב-כוואַליע וואלט-לענג פּראָדוקט (ווπ · ל, V·קם), מעסטן די מאַדזשאַליישאַן עפעקטיווקייַט פון די מאָדולאַטאָר, דער קלענערער די ווערט, די העכער די מאַדזשאַליישאַן עפעקטיווקייַט;
(2) 3 דב מאַדזשאַליישאַן באַנדווידט (גהז), וואָס מעסטן די ענטפער פון די מאָדולאַטאָר צו הויך-אָפטקייַט מאַדזשאַליישאַן;
(3) אָפּטיש ינסערשאַן אָנווער (דב) אין די מאַדזשאַליישאַן געגנט. עס קענען זיין געזען פון די טיש אַז דין פילם ליטהיום ניאָבאַטע מאָדולאַטאָר האט קלאָר ווי דער טאָג אַדוואַנטידזשיז אין מאַדזשאַליישאַן באַנדווידט, האַלב-כוואַליע וואָולטידזש, אָפּטיש ינטערפּאָלאַטיאָן אָנווער און אַזוי אויף.

סיליציום, ווי דער קאָרנערסטאָון פון ינאַגרייטיד אָפּטאָילעקטראָניקס, איז דעוועלאָפּעד ביז איצט, דער פּראָצעס איז דערוואַקסן, זיין מיניאַטוריזאַטיאָן איז קאַנדוסיוו צו די גרויס-וואָג ינאַגריישאַן פון אַקטיוו / פּאַסיוו דעוויסעס, און זיין מאָדולאַטאָר איז וויידלי און דיפּלי געלערנט אין די פעלד פון אָפּטיש. קאָמוניקאַציע. די עלעקטראָ-אָפּטיש מאַדזשאַליישאַן מעקאַניזאַם פון סיליציום איז דער הויפּט טרעגער דיפּלייינג, טרעגער ינדזשעקשאַן און טרעגער אַקיומיאַליישאַן. צווישן זיי, די באַנדווידט פון די מאָדולאַטאָר איז אָפּטימאַל מיט די לינעאַר גראַד טרעגער דיפּלישאַן מעקאַניזאַם, אָבער ווייַל די אָפּטיש פעלד פאַרשפּרייטונג אָוווערלאַפּס מיט די ניט-וניפאָרמאַטי פון די דיפּלישאַן געגנט, די ווירקונג וועט פאָרשטעלן ניט-לינעאַר רגע-סדר דיסטאָרשאַן און דריט-סדר ינטערמאָדולאַטיאָן דיסטאָרשאַן. טערמינען, קאַפּאַלד מיט די אַבזאָרפּשאַן ווירקונג פון די טרעגער אויף די ליכט, וואָס וועט פירן צו די רעדוקציע פון ​​די אָפּטיש מאַדזשאַליישאַן אַמפּליטוד און סיגנאַל דיסטאָרשאַן.

די InP מאָדולאַטאָר האט בוילעט עלעקטראָ-אָפּטיש יפעקץ, און די מאַלטי-שיכטע קוואַנטום געזונט סטרוקטור קענען פאַרשטיין הינטער-הויך קורס און נידעריק דרייווינג וואָולטידזש מאָדולאַטאָרס מיט Vπ·L אַרויף צו 0.156V · מם. אָבער, די ווערייישאַן פון רעפראַקטיווע אינדעקס מיט עלעקטריק פעלד כולל לינעאַר און ניט-לינעאַר טערמינען, און די פאַרגרעסערן פון עלעקטריק פעלד ינטענסיטי וועט מאַכן די רגע-סדר ווירקונג באַוווסט. דעריבער, סיליציום און ינפּ עלעקטראָ-אָפּטיק מאָדולאַטאָרס דאַרפֿן צו צולייגן פאָרורטייל צו פאָרעם פּן קנופּ ווען זיי אַרבעטן, און פּן קנופּ וועט ברענגען אַבזאָרפּשאַן אָנווער צו ליכט. אָבער, די מאָדולאַטאָר גרייס פון די צוויי איז קליין, די געשעפט ינפּ מאָדולאַטאָר גרייס איז 1/4 פון די LN מאָדולאַטאָר. הויך מאַדזשאַליישאַן עפעקטיווקייַט, פּאַסיק פֿאַר הויך געדיכטקייַט און קורץ דיסטאַנסע דיגיטאַל אָפּטיש טראַנסמיסיע נעטוואָרקס אַזאַ ווי דאַטן סענטערס. די עלעקטראָ-אָפּטיש ווירקונג פון ליטהיום ניאָבאַטע האט קיין ליכט אַבזאָרפּשאַן מעקאַניזאַם און נידעריק אָנווער, וואָס איז פּאַסיק פֿאַר לאַנג-דיסטאַנסע קאָוכיראַנט.אָפּטיש קאָמוניקאַציעמיט גרויס קאַפּאַציטעט און הויך קורס. אין די מייקראַווייוו פאָטאָן אַפּלאַקיישאַן, די עלעקטראָ-אָפּטיש קאָואַפישאַנץ פון Si און InP זענען ניט-לינעאַר, וואָס איז נישט פּאַסיק פֿאַר די מייקראַווייוו פאָטאָן סיסטעם וואָס פּערסוז הויך לינעאַריטי און גרויס דינאַמיק. די ליטהיום ניאָבאַטע מאַטעריאַל איז זייער פּאַסיק פֿאַר מייקראַווייוו פאָטאָן אַפּלאַקיישאַן ווייַל פון זייַן גאָר לינעאַר עלעקטראָ-אָפּטיק מאַדזשאַליישאַן קאָואַפישאַנט.