پتلی فلم لیتیم نایوبیټ مواد او پتلی فلم لیتیم نایوبیټ ماډلیټر

په مدغم مایکروویو فوټون ټیکنالوژۍ کې د پتلي فلم لیتیم نوبیټ ګټې او اهمیت

د مایکروویو فوټون ټیکنالوژيد لوی کاري بینډ ویت، قوي موازي پروسس کولو وړتیا او د ټیټ لیږد ضایع ګټې لري، کوم چې د دودیز مایکروویو سیسټم تخنیکي خنډ ماتولو او د نظامي بریښنایی معلوماتو تجهیزاتو لکه رادار، بریښنایی جنګ، ارتباط او اندازه کولو فعالیت ښه کولو توان لري. کنټرول په هرصورت، د متفاوت وسیلو پر بنسټ د مایکروویو فوټون سیسټم ځینې ستونزې لري لکه لوی حجم، ډیر وزن او ضعیف ثبات، کوم چې په فضا کې د مایکروویو فوټون ټیکنالوژۍ کارول په جدي توګه محدودوي. له همدې امله ، مدغم مایکروویو فوټون ټیکنالوژي په نظامي بریښنایی معلوماتو سیسټم کې د مایکروویو فوټون غوښتنلیک ماتولو او د مایکروویو فوټون ټیکنالوژۍ ګټو ته بشپړ لوبې ورکولو لپاره مهم ملاتړ کیږي.

په اوس وخت کې، د SI-based photonic ادغام ټیکنالوژي او د INP پر بنسټ د فوتونیک ادغام ټیکنالوژي د نظری اړیکو په برخه کې د کلونو پرمختګ وروسته لا ډیر بالغ شوي، او ډیری محصولات بازار ته راوړل شوي. په هرصورت، د مایکروویو فوټون د پلي کولو لپاره، د دې دوه ډوله فوټون ادغام ټیکنالوژیو کې ځینې ستونزې شتون لري: د بیلګې په توګه، د Si modulator او InP modulator غیر خطي الکترو-نظری کوفیشینټ د مایکروویو لخوا تعقیب شوي لوړ خطي او لوی متحرک ځانګړتیاو سره مخالف دي. فوټون ټیکنالوژي؛ د مثال په توګه ، د سیلیکون آپټیکل سویچ چې د آپټیکل لارې سویچنګ احساس کوي ، ایا د تودوخې - نظری اغیزې پراساس ، پیزو الیکټریک اثر ، یا د کیریر انجیکشن توزیع اغیزه ، د سست سویچ سرعت ، د بریښنا مصرف او تودوخې مصرف ستونزې لري ، کوم چې نشي کولی ګړندی پوره کړي. د بیم سکینګ او لوی سرې پیمانه مایکروویو فوټون غوښتنلیکونه.

لیتیم نوبیټ تل د لوړ سرعت لپاره لومړی انتخاب ود الکترو آپټیک ماډلولمواد د دې د غوره خطي الیکټرو - آپټیک اغیز له امله. په هرصورت، دودیز لیتیم niobateالکترو-نظری ماډلیټرد لوی لیتیم نایوبیټ کرسټال موادو څخه جوړ شوی، او د وسیلې اندازه خورا لویه ده، کوم چې نشي کولی د مدغم مایکروویو فوټون ټیکنالوژۍ اړتیاوې پوره کړي. د مدغم مایکروویو فوټون ټیکنالوژۍ سیسټم کې د خطي الیکټرو - آپټیکل کوفیسیټ سره د لیتیم نوبیټ موادو ادغام څرنګوالی د اړوندو څیړونکو هدف ګرځیدلی. په 2018 کې، د متحده ایالاتو د هارورډ پوهنتون یوې څیړنې ټیم په لومړي ځل په فطرت کې د پتلي فلم لیتیم نایوبیټ پراساس د فوټونک ادغام ټیکنالوژۍ راپور ورکړ، ځکه چې دا ټیکنالوژي د لوړ ادغام ګټې لري، د لوی الیکټرو - آپټیکل ماډلول بینډ ویت، او د الکترو لوړ خطي. -نظری اثر، یوځل پیل شو، دا سمدلاسه د فوتونیک ادغام او مایکروویو فوټونیکونو په برخه کې د علمي او صنعتي پاملرنې لامل شو. د مایکروویو فوټون غوښتنلیک له لید څخه ، دا مقاله د مایکروویو فوټون ټیکنالوژۍ پراختیا باندې د پتلي فلم لیتیم نوبیټ پراساس د فوټون ادغام ټیکنالوژۍ اغیز او اهمیت بیاکتنه کوي.

پتلی فلم لیتیم نایوبیټ مواد او پتلی فلمد لیتیم niobate ماډلر
په وروستیو دوو کلونو کې، د لیتیم نایوبیټ مواد یو نوی ډول راڅرګند شوی، دا دی، د لیتیم نایوبیټ فلم د لوی لیتیم نایوبیټ کرسټال څخه د "آیون ټوټې کولو" طریقې په واسطه ایستل شوی او د سیلیک بفر پرت سره د سی ویفر سره تړل کیږي. شکل LNOI (LiNbO3-On-Insulator) مواد [5]، کوم چې په دې مقاله کې د پتلي فلم لیتیم نایوبیټ موادو په نوم یادیږي. د 100 نانومیټرو څخه ډیر لوړوالی سره د ریج ویو ګایډونه د مطلوب وچې ایچینګ پروسې په واسطه په پتلي فلم لیتیم نایوبیټ موادو کې ایچ کیدی شي ، او د رامینځته شوي ویو ګایډونو اغیزمن انعکاس شاخص توپیر کولی شي له 0.8 څخه ډیر (د دودیز انعکاس شاخص توپیر څخه ډیر لوړ وي. د 0.02 لیتیم niobate څپې لارښودونه)، لکه څنګه چې په 1 شکل کې ښودل شوي. په کلکه محدوده ویو ګاایډ د مایکروویو ساحې سره د رڼا ساحه د ماډلیټر ډیزاین کولو لپاره اسانه کوي. په دې توګه، دا ګټوره ده چې د ټیټ نیم څپې ولتاژ او په لنډ اوږدوالي کې د لوی ماډلول بینډ ویت ترلاسه کړئ.

د ټیټ زیان لیتیم نایوبیټ سب مایکرون ویوګایډ ظهور د دودیز لیتیم نایوبیټ الیکټرو - آپټیک ماډلټر د لوړ چلولو ولتاژ خنډ ماتوي. د الکترود فاصله کیدای شي ~ 5 μm ته راټیټ شي، او د بریښنایی ساحې او د نظری موډ ساحې تر مینځ ډیروالی خورا زیات شوی، او vπ ·L له 20 V·cm څخه تر 2.8 V·cm څخه کم ته راټیټوي. له همدې امله، د ورته نیم څپې ولتاژ لاندې، د وسیلې اوږدوالی د دودیز ماډلر په پرتله خورا کم کیدی شي. په ورته وخت کې، د سفري څپې الیکټروډ د عرض، ضخامت او وقفې د پیرامیټونو د اصلاح کولو وروسته، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي، ماډلر کولی شي د 100 GHz څخه ډیر د الټرا - لوړ ماډل بینډ ویت وړتیا ولري.

انځور. 1 (a) محاسبه شوي حالت ویش او (b) د LN ویوګایډ د کراس برخې عکس

انځور. 2 (a) د ویو ګایډ او الیکټروډ جوړښت او (b) د LN ماډلیټر coreplate

د پتلي فلم لیتیم نایوبیټ ماډلیټرونو پرتله کول د دودیز لیتیم نایوبیټ سوداګریز ماډلټرانو سره ، د سیلیکون میشته ماډلټرانو او انډیم فاسفایډ (InP) ماډلټرانو او نور موجود لوړ سرعت الیکټرو - آپټیکل ماډلټرانو سره ، د پرتله کولو اصلي پیرامیټرې عبارت دي له:
(1) د نیم څپې ولټ اوږدوالی محصول (vπ ·L، V·cm)، د ماډلر د ماډلولو موثریت اندازه کول، څومره چې ارزښت کوچنی وي، د ماډل کولو موثریت لوړ وي؛
(2) د 3 dB ماډلول بینډ ویت (GHz)، کوم چې د لوړ فریکونسۍ انډول کولو لپاره د ماډلر غبرګون اندازه کوي؛
(3) د انډول کولو په سیمه کې د نظری داخلولو ضایع (dB). دا د جدول څخه لیدل کیدی شي چې پتلی فلم لیتیم نایوبیټ ماډلیټر د ماډلول بینډ ویت، نیم څپې ولتاژ، د نظری انټرپولیشن ضایع او داسې نور کې ښکاره ګټې لري.

سیلیکون، د مدغم آپټو الیکترونیک بنسټ ډبرې په توګه، تر اوسه پورې وده شوې، پروسه بالغه ده، د دې کوچنی کول د فعال / غیر فعال وسیلو لوی پیمانه ادغام لپاره مناسب دی، او د دې ماډلر په پراخه کچه او ژوره د نظریاتو په ساحه کې مطالعه شوی. ارتباط د سیلیکون الیکٹرو آپټیکل ماډلولو میکانیزم په عمده ډول د کیریر ډیپلینګ ، کیریر انجیکشن او د کیریر جمع کول دي. د دوی په مینځ کې ، د ماډلټر بینډ ویت د خطي درجې کیریر تخریب میکانیزم سره غوره دی ، مګر ځکه چې د نظری ساحې توزیع د تخریب ساحې غیر یونیفارم سره مخ کیږي ، دا اغیزه به غیر خطي دوهم ترتیب تحریف او دریم ترتیب انټرموډولیشن تحریف معرفي کړي. شرایط، په رڼا کې د کیریر د جذب اغیز سره یوځای شوي، کوم چې به د نظری ماډل کولو طول او سیګنال تحریف کم کړي.

د InP ماډلیټر غوره الیکٹرو آپټیکل اغیزې لري، او د څو پرت کوانټم څاه جوړښت کولی شي د Vπ·L سره تر 0.156V · mm پورې خورا لوړ نرخ او ټیټ چلولو ولتاژ ماډلیټرونه احساس کړي. په هرصورت، د بریښنایی ساحې سره د انعکاس شاخص توپیر کې خطي او غیر خطي شرایط شامل دي، او د بریښنایی ساحې شدت زیاتوالی به د دویم ترتیب اغیز مهم کړي. له همدې امله، سیلیکون او InP الیکٹرو-اپټیک ماډلټران باید د pn جنکشن جوړولو لپاره تعصب پلي کړي کله چې دوی کار کوي، او pn جنکشن به د جذب ضایع رڼا ته راوړي. په هرصورت، د دې دوو ماډلر اندازه کوچنۍ ده، د تجارتي InP ماډلیټر اندازه د LN ماډلټر 1/4 ده. د لوړ ماډل کولو موثریت، د لوړ کثافت او لنډ واټن ډیجیټل نظری لیږد شبکې لپاره مناسب دی لکه د معلوماتو مرکزونه. د لیتیم نایوبیټ الیکټرو-اپټیکل اثر د ر lightا جذب میکانیزم او ټیټ زیان نلري ، کوم چې د اوږد واټن همغږي لپاره مناسب دینظری ارتباطد لوی ظرفیت او لوړ نرخ سره. د مایکروویو فوټون غوښتنلیک کې ، د Si او InP الکترو آپټیکل کوفیشینټونه غیر خطي دي ، کوم چې د مایکرو ویو فوټون سیسټم لپاره مناسب ندي چې لوړ خطي او لوی متحرکات تعقیبوي. د لیتیم نایوبیټ مواد د مایکروویو فوټون غوښتنلیک لپاره خورا مناسب دی ځکه چې د هغې په بشپړ ډول خطي الیکټرو - آپټیک ماډلول کفایت لري.