Pag-unlad ng pananaliksik ng thin film lithium niobate electro-optic modulator

Pag-unlad ng pananaliksik ngmanipis na film lithium niobate electro-optic modulator

Ang electro-optic modulator ay ang pangunahing aparato ng optical communication system at microwave photonic system. Kinokontrol nito ang liwanag na nagpapalaganap sa libreng espasyo o optical waveguide sa pamamagitan ng pagbabago ng refractive index ng materyal na dulot ng inilapat na electric field. Ang tradisyonal na lithium niobateelectro-optical modulatorgumagamit ng bulk lithium niobate na materyal bilang electro-optical na materyal. Ang nag-iisang kristal na lithium niobate na materyal ay lokal na doped upang bumuo ng waveguide sa pamamagitan ng titanium diffusion o proton exchange process. Ang pagkakaiba ng refractive index sa pagitan ng core layer at ng cladding layer ay napakaliit, at ang waveguide ay may mahinang kakayahan sa pagbubuklod sa light field. Ang kabuuang haba ng nakabalot na electro-optic modulator ay karaniwang 5~10 cm.

Ang teknolohiyang Lithium Niobate on Insulator (LNOI) ay nagbibigay ng isang epektibong paraan upang malutas ang problema ng malaking sukat ng lithium niobate electro-optic modulator. Ang pagkakaiba ng refractive index sa pagitan ng waveguide core layer at ng cladding layer ay hanggang 0.7, na lubos na nagpapahusay sa optical mode binding ability at electro-optical regulation effect ng waveguide, at naging research hotspot sa larangan ng electro-optical modulator.

Dahil sa pag-unlad ng teknolohiyang micro-machining, ang pagbuo ng mga electro-optic modulator batay sa LNOI platform ay gumawa ng mabilis na pag-unlad, na nagpapakita ng isang trend ng mas compact na laki at patuloy na pagpapabuti ng pagganap. Ayon sa istraktura ng waveguide na ginamit, ang tipikal na manipis na film lithium niobate electro-optic modulators ay direktang nakaukit na waveguide electro-optic modulators, load hybridwaveguide modulatorsat hybrid silicon integrated waveguide electro-optic modulators.

Sa kasalukuyan, ang pagpapabuti ng proseso ng dry etching ay lubos na binabawasan ang pagkawala ng manipis na film lithium niobate waveguide, ang paraan ng paglo-load ng tagaytay ay nalulutas ang problema ng kahirapan sa proseso ng mataas na pag-ukit, at natanto ang lithium niobate electro-optic modulator na may boltahe na mas mababa sa 1 V kalahating alon, at ang kumbinasyon sa mature na teknolohiya ng SOI ay sumusunod sa trend ng photon at electron hybrid integration. Ang manipis na film lithium niobate na teknolohiya ay may mga pakinabang sa pagsasakatuparan ng mababang pagkawala, maliit na sukat at malaking bandwidth na isinama sa electro-optic modulator sa chip. Theoretically, ito ay hinuhulaan na ang 3mm thin film lithium niobate push-pullM⁃Z modulator'sAng 3dB electro-optical bandwidth ay maaaring umabot ng hanggang 400 GHz, at ang bandwidth ng inihanda na pang-eksperimentong thin film lithium niobate modulator ay naiulat na higit lamang sa 100 GHz, na malayo pa rin sa theoretical upper limit. Limitado ang pagpapabuti na dala ng pag-optimize ng mga pangunahing structural parameter. Sa hinaharap, mula sa pananaw ng paggalugad ng mga bagong mekanismo at istruktura, tulad ng pagdidisenyo ng karaniwang coplanar waveguide electrode bilang isang naka-segment na microwave electrode, ang pagganap ng modulator ay maaaring higit pang mapabuti.

Bilang karagdagan, ang pagsasakatuparan ng integrated modulator chip packaging at on-chip heterogenous integration sa mga laser, detector at iba pang mga device ay parehong pagkakataon at hamon para sa hinaharap na pagbuo ng thin film lithium niobate modulators. Ang manipis na film lithium niobate electro-optic modulator ay gaganap ng mas mahalagang papel sa microwave photon, optical communication at iba pang larangan.