En av de viktigste egenskapene til en optisk modulator er dens modulasjonshastighet eller båndbredde, som skal være minst like rask som den tilgjengelige elektronikken. Transistorer som har transittfrekvenser godt over 100 GHz er allerede påvist i 90 nm silisiumteknologi, og hastigheten vil øke ytterligere etter hvert som minimumsfunksjonsstørrelsen reduseres [1]. Båndbredden til dagens silisiumbaserte modulatorer er imidlertid begrenset. Silisium har ikke en χ (2) -nonlinearitet på grunn av dens centro-symmetriske krystallinske struktur. Bruken av anstrengt silisium har ført til interessante resultater allerede [2], men ikke -linearitetene gir ennå ikke mulighet for praktiske enheter. State-of-the Art Silicon Photonic Modulators er derfor fortsatt avhengige av frittbærerdispersjon i PN- eller pin-kryss [3–5]. Fremover partiske veikryss har vist seg å ha et spenningslengde produkt så lavt som Vπl = 0,36 V mm, men modulasjonshastigheten er begrenset av dynamikken til minoritetsbærere. Fortsatt er datahastigheter på 10 GBIT/s blitt generert ved hjelp av en før vektlegging av det elektriske signalet [4]. Ved å bruke omvendt partiske veikryss er båndbredden økt til omtrent 30 GHz [5,6], men voltagelengdeproduktet steg til Vπl = 40 V mm. Dessverre produserer slike plasmaeffektfasemodulatorer også uønsket intensitetsmodulasjon [7], og de reagerer ikke -lineært på den påførte spenningen. Avanserte modulasjonsformater som QAM krever imidlertid en lineær respons og ren fasemodulasjon, noe som gjør utnyttelsen av den elektrooptiske effekten (Pockels-effekt [8]) spesielt ønskelig.
2. SOH -tilnærming
Nylig har den silisium-organiske hybrid (SOH) tilnærmingen blitt antydet [9–12]. Et eksempel på en SOH -modulator er vist i fig. 1 (a). Den består av en spaltebølgeleder som styrer det optiske feltet, og to silisiumstrimler som elektrisk kobler den optiske bølgelederen til de metalliske elektrodene. Elektrodene er lokalisert utenfor det optiske modale feltet for å unngå optiske tap [13], fig. 1 (b). Enheten er belagt med et elektrooptisk organisk materiale som jevnt fyller sporet. Moduleringsspenningen bæres av den metalliske elektriske bølgelederen og faller av over sporet takket være de ledende silisiumstrimlene. Det resulterende elektriske feltet endrer deretter brytningsindeksen i sporet gjennom den ultrafast elektrooptiske effekten. Siden sporet har en bredde i størrelsesorden 100 nm, er noen få volt nok til å generere veldig sterke modulerende felt som er i størrelsesorden for den dielektriske styrken til de fleste materialer. Strukturen har en høy modulasjonseffektivitet siden både moduleringen og de optiske felt er konsentrert inne i sporet, fig. 1 (b) [14]. Faktisk er det allerede vist første implementeringer av SOH-modulatorer med undervoltsoperasjon [11], og sinusformet modulasjon opp til 40 GHz ble demonstrert [15,16]. Utfordringen med å bygge lavspent høyhastighets SOH-modulatorer er imidlertid å skape en meget ledende tilkoblingsstripe. I en ekvivalent krets kan sporet representeres med en kondensator C og de ledende stripene med motstander r, fig. 1 (b). Den tilsvarende RC -tidskonstanten bestemmer båndbredden til enheten [10,14,17,18]. For å redusere motstanden R, har det blitt antydet å dope silisiumstrimlene [10,14]. Mens doping øker konduktiviteten til silisiumstrimlene (og øker derfor optiske tap), betaler man en ekstra tapsstraff fordi elektronmobiliteten er svekket av urenhetsspredning [10,14,19]. Dessuten viste de nyeste fabrikasjonsforsøkene uventet lav konduktivitet.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. som ligger i Kinas “Silicon Valley”-Beijing Zhongguancun, er et høyteknologisk foretak dedikert til å betjene innenlandske og utenlandske forskningsinstitusjoner, forskningsinstitutter, universiteter og enterprise vitenskapelig forskningspersonell. Vårt selskap er hovedsakelig engasjert i uavhengig forskning og utvikling, design, produksjon, salg av optoelektroniske produkter, og tilbyr innovative løsninger og profesjonelle, personlige tjenester for vitenskapelige forskere og industrielle ingeniører. Etter mange års uavhengig innovasjon har den dannet en rik og perfekt serie med fotoelektriske produkter, som er mye brukt i kommunale, militære, transport, elektriske kraft, finans, utdanning, medisinsk og andre næringer.
Vi gleder oss til samarbeid med deg!
Post Time: Mar-29-2023