คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของตัวปรับสัญญาณแสงคือความเร็วในการปรับสัญญาณหรือแบนด์วิดท์ ซึ่งควรจะเร็วอย่างน้อยเท่ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่ ทรานซิสเตอร์ที่มีความถี่การส่งผ่านสูงกว่า 100 GHz ได้รับการสาธิตแล้วในเทคโนโลยีซิลิคอน 90 นาโนเมตร และความเร็วจะเพิ่มขึ้นอีกเมื่อขนาดคุณสมบัติขั้นต่ำลดลง [1] อย่างไรก็ตาม แบนด์วิดท์ของตัวปรับสัญญาณที่ใช้ซิลิคอนในปัจจุบันมีข้อจำกัด ซิลิคอนไม่มีคุณสมบัติ χ(2)-nonlinearity เนื่องจากโครงสร้างผลึกแบบสมมาตรศูนย์กลาง การใช้ซิลิคอนที่มีความเครียดนำไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าสนใจแล้ว [2] แต่คุณสมบัติที่ไม่เป็นเชิงเส้นยังไม่เอื้ออำนวยต่ออุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริง ดังนั้น ตัวปรับสัญญาณโฟตอนิกซิลิคอนที่ทันสมัยจึงยังคงอาศัยการกระจายตัวของตัวพาอิสระในรอยต่อ pn หรือ pin [3–5] รอยต่อที่ได้รับไบแอสไปข้างหน้าแสดงให้เห็นว่ามีผลคูณของแรงดันและความยาวต่ำถึง VπL = 0.36 V mm แต่ความเร็วในการปรับสัญญาณถูกจำกัดโดยพลวัตของตัวพาส่วนน้อย ถึงกระนั้น อัตราข้อมูล 10 Gbit/s ก็ถูกสร้างขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือของการเน้นย้ำสัญญาณไฟฟ้าล่วงหน้า [4] การใช้จุดเชื่อมต่อแบบไบแอสย้อนกลับแทน ทำให้แบนด์วิดท์เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 30 GHz [5,6] แต่ผลคูณของแรงดันและความยาวเพิ่มขึ้นเป็น VπL = 40 V mm น่าเสียดายที่ตัวปรับเฟสแบบพลาสมาเอฟเฟกต์ดังกล่าวทำให้เกิดการปรับความเข้มที่ไม่พึงประสงค์ด้วย [7] และตอบสนองแบบไม่เชิงเส้นต่อแรงดันที่ใช้ อย่างไรก็ตาม รูปแบบการปรับสัญญาณขั้นสูงเช่น QAM ต้องการการตอบสนองเชิงเส้นและการปรับเฟสที่บริสุทธิ์ ทำให้การใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติก (เอฟเฟกต์ Pockels [8]) เป็นที่ต้องการอย่างยิ่ง
2. แนวทาง SOH
เมื่อเร็วๆ นี้ ได้มีการเสนอแนวทางไฮบริดซิลิคอน-อินทรีย์ (SOH) [9–12] ตัวอย่างของตัวปรับสัญญาณ SOH แสดงในรูปที่ 1(a) ประกอบด้วยช่องนำคลื่นแสงที่นำทางสนามแสง และแถบซิลิคอนสองแถบที่เชื่อมต่อทางไฟฟ้าของช่องนำคลื่นแสงกับอิเล็กโทรดโลหะ อิเล็กโทรดตั้งอยู่นอกสนามโหมดแสงเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียแสง [13] รูปที่ 1(b) อุปกรณ์ถูกเคลือบด้วยวัสดุอินทรีย์อิเล็กโทรออปติกซึ่งเติมเต็มช่องอย่างสม่ำเสมอ แรงดันไฟฟ้าในการปรับสัญญาณถูกส่งผ่านช่องนำคลื่นไฟฟ้าโลหะและลดลงทั่วช่องด้วยแถบซิลิคอนนำไฟฟ้า สนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนดัชนีการหักเหในช่องผ่านผลกระทบอิเล็กโทรออปติกที่รวดเร็วมาก เนื่องจากช่องมีความกว้างประมาณ 100 นาโนเมตร แรงดันไฟฟ้าเพียงไม่กี่โวลต์ก็เพียงพอที่จะสร้างสนามปรับสัญญาณที่แข็งแกร่งมาก ซึ่งมีขนาดอยู่ในระดับความแข็งแรงของไดอิเล็กตริกของวัสดุส่วนใหญ่ โครงสร้างนี้มีประสิทธิภาพการมอดูเลตสูง เนื่องจากทั้งสนามมอดูเลตและสนามแสงถูกรวมไว้ภายในช่อง ดังรูปที่ 1(b) [14] อันที่จริง การใช้งานครั้งแรกของตัวมอดูเลต SOH ที่ทำงานด้วยแรงดันต่ำกว่าโวลต์ [11] ได้แสดงให้เห็นแล้ว และมีการสาธิตการมอดูเลตแบบไซน์ได้ถึง 40 GHz [15,16] อย่างไรก็ตาม ความท้าทายในการสร้างตัวมอดูเลต SOH ความเร็วสูงแรงดันต่ำคือการสร้างแถบเชื่อมต่อที่มีการนำไฟฟ้าสูง ในวงจรสมมูล ช่องสามารถแทนด้วยตัวเก็บประจุ C และแถบนำไฟฟ้าแทนด้วยตัวต้านทาน R ดังรูปที่ 1(b) ค่าคงที่เวลา RC ที่สอดคล้องกันจะกำหนดแบนด์วิดท์ของอุปกรณ์ [10,14,17,18] เพื่อลดความต้านทาน R จึงมีการแนะนำให้เติมสารเจือปนลงในแถบซิลิคอน [10,14] ในขณะที่การเติมสารเจือปนจะเพิ่มการนำไฟฟ้าของแถบซิลิคอน (และด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มการสูญเสียทางแสง) เราต้องเสียค่าปรับเพิ่มเติมเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนลดลงเนื่องจากการกระเจิงของสารเจือปน [10,14,19] ยิ่งไปกว่านั้น ความพยายามในการผลิตล่าสุดแสดงให้เห็นการนำไฟฟ้าที่ต่ำกว่าที่คาดไว้
บริษัท ปักกิ่ง โรเฟีย ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ จำกัด ตั้งอยู่ใน "ซิลิคอนวัลเลย์" ของจีน – เขตจงกวนชุน กรุงปักกิ่ง เป็นบริษัทเทคโนโลยีขั้นสูงที่มุ่งมั่นให้บริการแก่สถาบันวิจัย สถาบันวิจัย มหาวิทยาลัย และบุคลากรด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ทั้งในและต่างประเทศ บริษัทของเราดำเนินธุรกิจหลักในการวิจัยและพัฒนา ออกแบบ ผลิต และจำหน่ายผลิตภัณฑ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์อย่างอิสระ พร้อมทั้งนำเสนอโซลูชันที่เป็นนวัตกรรมและบริการระดับมืออาชีพเฉพาะบุคคลสำหรับนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรอุตสาหกรรม หลังจากหลายปีของการคิดค้นนวัตกรรมอย่างอิสระ บริษัทได้พัฒนาผลิตภัณฑ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลายและสมบูรณ์แบบ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เทศบาล การทหาร การขนส่ง พลังงานไฟฟ้า การเงิน การศึกษา การแพทย์ และอื่นๆ
เราหวังเป็นอย่างยิ่งที่จะได้ร่วมมือกับคุณ!
วันที่โพสต์: 29 มีนาคม 2023