ความเป็นเส้นตรงสูงเครื่องปรับอากาศและแอปพลิเคชั่นโฟตอนไมโครเวฟ
ด้วยข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นของระบบการสื่อสารเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งสัญญาณของสัญญาณผู้คนจะหลอมรวมโฟตอนและอิเล็กตรอนเพื่อให้ได้เปรียบเสริมและโฟโตนิกไมโครเวฟจะเกิดขึ้น จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าสำหรับการแปลงไฟฟ้าเป็นแสงในระบบโทนิคไมโครเวฟและขั้นตอนสำคัญนี้มักจะกำหนดประสิทธิภาพของระบบทั้งหมด เนื่องจากการแปลงสัญญาณความถี่วิทยุเป็นโดเมนออปติคัลเป็นกระบวนการสัญญาณแบบอะนาล็อกและสามัญเครื่องปรับเปลี่ยนไฟฟ้ามีความไม่เชิงเส้นโดยธรรมชาติมีการบิดเบือนสัญญาณอย่างรุนแรงในกระบวนการแปลง เพื่อให้ได้การปรับเชิงเส้นโดยประมาณจุดปฏิบัติการของโมดูเลเตอร์มักจะได้รับการแก้ไขที่จุดอคติแบบมุมฉาก แต่ก็ยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการเชื่อมโยงโฟตอนไมโครเวฟสำหรับความเป็นเส้นตรงของโมดูเลเตอร์ ตัวปรับไฟฟ้าออปติกที่มีความต้องการเชิงเส้นสูงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างเร่งด่วน
การปรับดัชนีการหักเหของแสงความเร็วสูงของวัสดุซิลิคอนมักจะทำได้โดยเอฟเฟกต์การกระจายพลาสมาของพาหะฟรี (FCD) ทั้งเอฟเฟกต์ FCD และการปรับ Junction PN นั้นไม่เชิงเส้นซึ่งทำให้ตัวปรับซิลิกอนเป็นเส้นตรงน้อยกว่าโมดูเลเตอร์ลิเธียม niobate วัสดุลิเธียมไนโอเบตแสดงได้ดีเยี่ยมการปรับอสังหาริมทรัพย์คุณสมบัติเนื่องจากเอฟเฟกต์ pucker ของพวกเขา ในเวลาเดียวกันวัสดุลิเธียม niobate มีข้อดีของแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่ลักษณะการปรับที่ดีการสูญเสียต่ำการรวมง่ายและความเข้ากันได้กับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์การใช้ฟิล์มบางลิเธียม niobate เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูง ฟิล์มบางลิเธียม Niobate (LNOI) โมดูเลเตอร์ออปติกบนฉนวนได้กลายเป็นทิศทางการพัฒนาที่มีแนวโน้ม ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการเตรียมวัสดุลิเธียมฟิล์มฟิล์มบางและเทคโนโลยีการแกะสลักท่อนำคลื่นประสิทธิภาพการแปลงสูงและการรวมตัวของฟิล์มบาง ๆ ลิเธียมไนโอเบตโมดูเลเตอร์ออปติก-ออปติกได้กลายเป็นสาขาวิชาการและอุตสาหกรรมระหว่างประเทศ
ลักษณะของฟิล์มบางลิเธียม niobate
ในการวางแผน DAP AR ของสหรัฐอเมริกาได้ทำการประเมินผลต่อไปนี้ของวัสดุลิเธียมไนโอเบต: หากศูนย์กลางของการปฏิวัติอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการตั้งชื่อตามวัสดุซิลิกอนที่ทำให้เป็นไปได้ นี่เป็นเพราะลิเธียม niobate รวมเอฟเฟกต์ไฟฟ้าออพติคอลเอฟเฟกต์อะคูสติก-ออพติคอลเอฟเฟกต์ piezoelectric เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริกและผล photorefractive ในหนึ่งเช่นวัสดุซิลิกอนในสนามเลนส์
ในแง่ของลักษณะการส่งผ่านแสงวัสดุ INP มีการสูญเสียการส่งสัญญาณบนชิปที่ใหญ่ที่สุดเนื่องจากการดูดซึมของแสงในแถบ 1550nm ที่ใช้กันทั่วไป SiO2 และซิลิกอนไนไตรด์มีลักษณะการส่งผ่านที่ดีที่สุดและการสูญเสียสามารถถึงระดับ ~ 0.01dB/cm; ในปัจจุบันการสูญเสียท่อนำคลื่นของท่อนำคลื่นลิเธียมฟิล์มบาง ๆ สามารถไปถึงระดับ 0.03dB/ซม. และการสูญเสียท่อนำคลื่นลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบางฟิล์มมีศักยภาพที่จะลดลงต่อไปเมื่อการปรับปรุงระดับเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องในอนาคต ดังนั้นวัสดุลิเธียมฟิล์มฟิล์มบางจะแสดงประสิทธิภาพที่ดีสำหรับโครงสร้างแสงแบบพาสซีฟเช่นเส้นทางการสังเคราะห์แสง, การแบ่งและการไมโครซอง
ในแง่ของการสร้างแสงเพียง INP เท่านั้นที่มีความสามารถในการปล่อยแสงโดยตรง ดังนั้นสำหรับการประยุกต์ใช้โฟตอนไมโครเวฟจึงจำเป็นต้องแนะนำแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ INP บนชิปแบบบูรณาการโทนิคที่ใช้ LNOI โดยวิธีการเชื่อมต่อการเชื่อมหรือการเจริญเติบโตของ epitaxial ในแง่ของการมอดูเลตแสงได้รับการเน้นไว้ข้างต้นว่าวัสดุลิเธียมฟิล์มฟิล์มบาง ๆ นั้นง่ายกว่าที่จะได้รับแบนด์วิดท์การมอดูเลตที่ใหญ่ขึ้นแรงดันไฟฟ้าครึ่งคลื่นต่ำกว่าและการสูญเสียการส่งสัญญาณที่ต่ำกว่า Inp และ SI ยิ่งไปกว่านั้นความเป็นเส้นตรงที่สูงของการมอดูเลตออพติคอลของวัสดุลิเธียมไนโอเบตฟิล์มบางเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานโฟตอนไมโครเวฟทั้งหมด
ในแง่ของการกำหนดเส้นทางออปติคัลการตอบสนองทางไฟฟ้าความเร็วสูงของวัสดุลิเธียมไนโอเบตฟิล์มบางทำให้สวิตช์ออพติคอลที่ใช้ LNOI สามารถใช้การสลับการกำหนดเส้นทางออปติคัลความเร็วสูงและการใช้พลังงานของการสลับความเร็วสูงเช่นนี้ก็ต่ำมากเช่นกัน สำหรับการใช้งานทั่วไปของเทคโนโลยีโฟตอนไมโครเวฟแบบบูรณาการชิป Beamforming ที่ควบคุมด้วยแสงมีความสามารถในการเปลี่ยนความเร็วสูงเพื่อตอบสนองความต้องการของการสแกนลำแสงที่รวดเร็วและลักษณะของการใช้พลังงานต่ำพิเศษนั้นปรับให้เข้ากับความต้องการที่เข้มงวดของระบบอาร์เรย์ขนาดใหญ่ขนาดใหญ่ แม้ว่าสวิตช์ออปติคัลที่ใช้ INP ยังสามารถรับรู้การสลับเส้นทางออปติคัลความเร็วสูงได้ แต่ก็จะแนะนำเสียงรบกวนขนาดใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสวิตช์ออปติคัลหลายระดับถูกเรียงซ้อนกันค่าสัมประสิทธิ์เสียงจะลดลงอย่างจริงจัง วัสดุซิลิกอน, SiO2 และซิลิกอนไนไตรด์สามารถสลับเส้นทางแสงผ่านเอฟเฟกต์เทอร์โมออปติกหรือเอฟเฟกต์การกระจายตัวของผู้ให้บริการซึ่งมีข้อเสียของการใช้พลังงานสูงและความเร็วในการสลับช้า เมื่อขนาดอาร์เรย์ของอาร์เรย์แบบเฟสมีขนาดใหญ่จะไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการใช้พลังงานได้
ในแง่ของการขยายแสงแอมป์ออปติคัลเซมิคอนดักเตอร์ (soa) ตาม INP นั้นครบกำหนดสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ แต่มีข้อเสียของค่าสัมประสิทธิ์เสียงรบกวนสูงและกำลังขับอิ่มตัวต่ำซึ่งไม่เอื้อต่อการประยุกต์ใช้โฟตอนไมโครเวฟ กระบวนการขยายพารามิเตอร์ของท่อนำคลื่นลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบาง ๆ บนพื้นฐานของการเปิดใช้งานและการผกผันเป็นระยะสามารถทำให้เกิดเสียงรบกวนต่ำและการขยายแสงบนชิปสูงซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของเทคโนโลยีโฟตอนไมโครเวฟแบบบูรณาการสำหรับการขยายแสงบนชิป
ในแง่ของการตรวจจับแสงลิเธียมฟิล์มฟิล์มบางมีลักษณะการส่งผ่านที่ดีไปยังแสงใน 1,550 นาโนเมตร ฟังก์ชั่นของการแปลงโฟโตอิเล็กทริกไม่สามารถรับรู้ได้ดังนั้นสำหรับแอพพลิเคชั่นโฟตอนไมโครเวฟเพื่อตอบสนองความต้องการของการแปลงโฟโตอิเล็กทริกบนชิป หน่วยตรวจจับ Ingaas หรือ GE-Si จำเป็นต้องได้รับการแนะนำในชิปบูรณาการโทนิคที่ใช้ LNOI โดยการเชื่อมการเชื่อมหรือการเติบโตของ epitaxial ในแง่ของการมีเพศสัมพันธ์กับใยแก้วนำแสงเนื่องจากใยแก้วนำแสงเองเป็นวัสดุ SiO2 ฟิลด์โหมดของท่อนำคลื่น SiO2 มีระดับการจับคู่สูงสุดกับสนามโหมดของเส้นใยออพติคอลและการมีเพศสัมพันธ์นั้นสะดวกที่สุด เส้นผ่านศูนย์กลางของฟิลด์โหมดของท่อนำคลื่นที่ จำกัด อย่างมากของฟิล์มบางลิเธียมไนโอเบตนั้นอยู่ที่ประมาณ1μmซึ่งค่อนข้างแตกต่างจากสนามโหมดของเส้นใยออพติคอลดังนั้นการแปลงโหมดที่เหมาะสมจะต้องดำเนินการเพื่อให้ตรงกับสนามโหมดของเส้นใยออพติคอล
ในแง่ของการบูรณาการวัสดุต่าง ๆ มีศักยภาพในการบูรณาการสูงขึ้นอยู่กับรัศมีการดัดของท่อนำคลื่น (ได้รับผลกระทบจากข้อ จำกัด ของฟิลด์โหมดท่อนำคลื่น) ท่อนำคลื่นที่ จำกัด อย่างมากช่วยให้รัศมีการดัดขนาดเล็กลงซึ่งเอื้อต่อการตระหนักถึงการบูรณาการสูง ดังนั้นท่อนำคลื่นลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบางมีศักยภาพที่จะบรรลุการรวมที่สูง ดังนั้นการปรากฏตัวของฟิล์มบางลิเธียม niobate ทำให้วัสดุลิเธียมไนโอเบตเป็นไปได้ที่จะเล่นบทบาทของ“ ซิลิกอน” ออปติคัล สำหรับการประยุกต์ใช้โฟตอนไมโครเวฟข้อดีของฟิล์มลิเธียมไนโอเบตนั้นชัดเจนยิ่งขึ้น
เวลาโพสต์: เมษายน 23-2024