หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของตัวปรับสัญญาณแสงคือความเร็วในการมอดูเลตหรือแบนด์วิดท์ ซึ่งควรจะเร็วอย่างน้อยเท่ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่ ทรานซิสเตอร์ที่มีความถี่ทรานซิชันสูงกว่า 100 GHz ได้รับการสาธิตแล้วในเทคโนโลยีซิลิกอน 90 นาโนเมตร และความเร็วจะเพิ่มขึ้นอีกเมื่อขนาดคุณสมบัติขั้นต่ำลดลง [1] อย่างไรก็ตาม แบนด์วิดท์ของตัวปรับสัญญาณที่ใช้ซิลิกอนในปัจจุบันมีจำกัด ซิลิกอนไม่มีความไม่เป็นเชิงเส้น χ(2) เนื่องจากโครงสร้างผลึกสมมาตรแบบเซนโทร การใช้ซิลิกอนที่ผ่านความเครียดได้นำไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าสนใจแล้ว [2] แต่ความไม่เป็นเชิงเส้นยังไม่เอื้ออำนวยต่ออุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริง ดังนั้น ตัวปรับสัญญาณโฟโตนิกซิลิคอนที่ทันสมัยจึงยังคงอาศัยการกระจายตัวแบบฟรีแคริเออร์ในรอยต่อ pn หรือพิน [3–5] รอยต่อไบแอสไปข้างหน้าแสดงให้เห็นว่ามีค่าผลคูณความยาวแรงดันไฟฟ้าต่ำถึง VπL = 0.36 V mm แต่ความเร็วในการมอดูเลตถูกจำกัดโดยพลศาสตร์ของพาหะน้อย อย่างไรก็ตาม อัตราข้อมูล 10 กิกะบิตต่อวินาทีถูกสร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือของการเน้นสัญญาณไฟฟ้าล่วงหน้า [4] การใช้จุดเชื่อมต่อแบบไบอัสย้อนกลับแทน ทำให้แบนด์วิดท์เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 30 GHz [5,6] แต่ผลคูณความยาวแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็น VπL = 40 V mm น่าเสียดายที่ตัวปรับเฟสแบบพลาสมาเอฟเฟกต์ดังกล่าวยังสร้างการปรับความเข้มที่ไม่ต้องการเช่นกัน [7] และพวกมันตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้แบบไม่เชิงเส้น อย่างไรก็ตาม รูปแบบการปรับขั้นสูงเช่น QAM จำเป็นต้องมีการตอบสนองเชิงเส้นและการมอดูเลตเฟสบริสุทธิ์ ทำให้การใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติก (เอฟเฟกต์โพคเคิลส์ [8]) เป็นสิ่งที่ต้องการอย่างยิ่ง
2. แนวทาง SOH
เมื่อไม่นานมานี้ มีการแนะนำวิธีไฮบริดซิลิคอน-อินทรีย์ (SOH) [9–12] ตัวอย่างของโมดูเลเตอร์ SOH แสดงในรูปที่ 1(a) ซึ่งประกอบด้วยท่อนำคลื่นแบบช่องที่นำสนามแสง และแถบซิลิคอนสองแถบที่เชื่อมต่อท่อนำคลื่นแสงกับอิเล็กโทรดโลหะทางไฟฟ้า อิเล็กโทรดตั้งอยู่นอกสนามแสงโหมดเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียแสง [13], รูปที่ 1(b) อุปกรณ์นี้เคลือบด้วยวัสดุอินทรีย์อิเล็กโทรออปติกซึ่งเติมเต็มช่องอย่างสม่ำเสมอ แรงดันไฟฟ้าที่โมดูเลตจะถูกนำโดยท่อนำคลื่นไฟฟ้าโลหะและลดลงผ่านช่องด้วยแถบซิลิคอนตัวนำไฟฟ้า จากนั้นสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนดัชนีการหักเหของแสงในช่องผ่านปรากฏการณ์อิเล็กโทรออปติกที่รวดเร็วเป็นพิเศษ เนื่องจากช่องมีความกว้างประมาณ 100 นาโนเมตร แรงดันไฟฟ้าเพียงไม่กี่โวลต์ก็เพียงพอที่จะสร้างสนามโมดูเลตที่มีกำลังแรงมาก ซึ่งอยู่ในระดับความแรงของไดอิเล็กทริกของวัสดุส่วนใหญ่ โครงสร้างนี้มีประสิทธิภาพการมอดูเลตสูง เนื่องจากทั้งสนามมอดูเลตและสนามแสงกระจุกตัวอยู่ภายในช่อง รูปที่ 1(b) [14] อันที่จริง ได้มีการสาธิตการใช้งานมอดูเลเตอร์ SOH ครั้งแรกที่ทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า [11] และได้สาธิตการมอดูเลตแบบไซน์ที่ความถี่สูงถึง 40 GHz [15,16] อย่างไรก็ตาม ความท้าทายในการสร้างมอดูเลเตอร์ SOH ความเร็วสูงแรงดันต่ำคือการสร้างแถบเชื่อมต่อที่มีความนำไฟฟ้าสูง ในวงจรสมมูล ช่องสามารถแทนด้วยตัวเก็บประจุ C และแถบนำไฟฟ้าแทนด้วยตัวต้านทาน R รูปที่ 1(b) ค่าคงที่เวลา RC ที่สอดคล้องกันจะกำหนดแบนด์วิดท์ของอุปกรณ์ [10,14,17,18] เพื่อลดความต้านทาน R จึงมีข้อเสนอแนะให้โดปแถบซิลิคอน [10,14] ในขณะที่การเจือปนเพิ่มสภาพนำไฟฟ้าของแถบซิลิคอน (และส่งผลให้เกิดการสูญเสียทางแสงเพิ่มขึ้น) ก็ต้องแลกมาด้วยค่าปรับการสูญเสียเพิ่มเติม เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนลดลงเนื่องจากการกระเจิงของสิ่งเจือปน [10,14,19] ยิ่งไปกว่านั้น ความพยายามในการผลิตล่าสุดยังแสดงให้เห็นถึงสภาพนำไฟฟ้าที่ต่ำอย่างไม่คาดคิด
บริษัท ปักกิ่ง โรเฟีย ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ จำกัด ตั้งอยู่ที่ “ซิลิคอนแวลลีย์” กรุงปักกิ่งจงกวนชุน มณฑลซานตง ประเทศจีน เป็นบริษัทเทคโนโลยีขั้นสูงที่มุ่งมั่นให้บริการแก่สถาบันวิจัย สถาบันวิจัย มหาวิทยาลัย และบุคลากรด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ทั้งในและต่างประเทศ บริษัทของเราดำเนินธุรกิจหลักด้านการวิจัยและพัฒนา ออกแบบ ผลิต และจำหน่ายผลิตภัณฑ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์อย่างอิสระ และนำเสนอโซลูชันที่เป็นนวัตกรรมและบริการระดับมืออาชีพเฉพาะบุคคลสำหรับนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรอุตสาหกรรม หลังจากการพัฒนานวัตกรรมอย่างต่อเนื่องมาหลายปี บริษัทได้สร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์โฟโตอิเล็กทริกที่หลากหลายและสมบูรณ์แบบ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เทศบาล ทหาร การขนส่ง พลังงานไฟฟ้า การเงิน การศึกษา การแพทย์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ
เรารอคอยที่จะร่วมมือกับคุณ!
เวลาโพสต์: 29 มี.ค. 2566