உயர் ஒருங்கிணைந்த மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்

உயர் நேர்கோட்டுத்தன்மைமின்-ஒளியியல் பண்பேற்றிமற்றும் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான் பயன்பாடு
தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளின் அதிகரித்து வரும் தேவைகளுடன், சமிக்ஞைகளின் பரிமாற்றத் திறனை மேலும் மேம்படுத்துவதற்காக, மக்கள் ஃபோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களை இணைத்து நிரப்பு நன்மைகளை அடைவார்கள், மேலும் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக்ஸ் பிறக்கும். மின்சாரத்தை ஒளியாக மாற்றுவதற்கு எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் மாடுலேட்டர் தேவைப்படுகிறது.நுண்ணலை ஃபோட்டானிக் அமைப்புகள், மேலும் இந்த முக்கிய படி பொதுவாக முழு அமைப்பின் செயல்திறனையும் தீர்மானிக்கிறது. ரேடியோ அதிர்வெண் சமிக்ஞையை ஒளியியல் களமாக மாற்றுவது ஒரு அனலாக் சமிக்ஞை செயல்முறை என்பதால், சாதாரணமானதுஎலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் மாடுலேட்டர்கள்உள்ளார்ந்த நேர்கோட்டுத்தன்மையைக் கொண்டிருப்பதால், மாற்ற செயல்பாட்டில் கடுமையான சமிக்ஞை சிதைவு உள்ளது. தோராயமான நேரியல் பண்பேற்றத்தை அடைவதற்கு, மாடுலேட்டரின் இயக்கப் புள்ளி பொதுவாக செங்குத்து சார்பு புள்ளியில் சரி செய்யப்படுகிறது, ஆனால் அது இன்னும் மாடுலேட்டரின் நேர்கோட்டுத்தன்மைக்கு மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான் இணைப்பின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியாது. அதிக நேர்கோட்டுத்தன்மை கொண்ட எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்கள் அவசரமாகத் தேவைப்படுகின்றன.

சிலிக்கான் பொருட்களின் அதிவேக ஒளிவிலகல் குறியீட்டு பண்பேற்றம் பொதுவாக இலவச கேரியர் பிளாஸ்மா சிதறல் (FCD) விளைவால் அடையப்படுகிறது. FCD விளைவு மற்றும் PN சந்தி பண்பேற்றம் இரண்டும் நேரியல் அல்லாதவை, இது சிலிக்கான் மாடுலேட்டரை லித்தியம் நியோபேட் மாடுலேட்டரை விட குறைவான நேரியல் ஆக்குகிறது. லித்தியம் நியோபேட் பொருட்கள் சிறந்தவை.மின்-ஒளியியல் பண்பேற்றம்அவற்றின் பக்கர் விளைவு காரணமாக பண்புகள். அதே நேரத்தில், லித்தியம் நியோபேட் பொருள் பெரிய அலைவரிசை, நல்ல பண்பேற்ற பண்புகள், குறைந்த இழப்பு, எளிதான ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் குறைக்கடத்தி செயல்முறையுடன் பொருந்தக்கூடிய தன்மை, மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட்டின் பயன்பாடு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, இது சிலிக்கானுடன் ஒப்பிடும்போது உயர் செயல்திறன் கொண்ட எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் மாடுலேட்டரை உருவாக்குகிறது, இது கிட்டத்தட்ட "குறுகிய தட்டு" அல்ல, ஆனால் அதிக நேர்கோட்டுத்தன்மையை அடைகிறது. இன்சுலேட்டரில் உள்ள மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் (LNOI) எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர் ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய வளர்ச்சி திசையாக மாறியுள்ளது. மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் பொருள் தயாரிப்பு தொழில்நுட்பம் மற்றும் அலை வழிகாட்டி பொறித்தல் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியுடன், மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரின் உயர் மாற்ற திறன் மற்றும் அதிக ஒருங்கிணைப்பு சர்வதேச கல்வி மற்றும் தொழில்துறையின் துறையாக மாறியுள்ளது.

மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட்டின் பண்புகள்
அமெரிக்காவில், டிஏபி ஏஆர் திட்டமிடல் லித்தியம் நியோபேட் பொருட்களின் மதிப்பீட்டை பின்வருமாறு செய்துள்ளது: மின்னணு புரட்சியின் மையம் அதை சாத்தியமாக்கும் சிலிக்கான் பொருளின் பெயரால் பெயரிடப்பட்டால், ஃபோட்டானிக்ஸ் புரட்சியின் பிறப்பிடம் லித்தியம் நியோபேட்டின் பெயரால் பெயரிடப்பட வாய்ப்புள்ளது. ஏனென்றால், லித்தியம் நியோபேட் ஒளியியல் துறையில் சிலிக்கான் பொருட்களைப் போலவே, மின்-ஒளியியல் விளைவு, ஒலி-ஒளியியல் விளைவு, பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு, வெப்ப மின் விளைவு மற்றும் ஒளிவிலகல் விளைவை ஒன்றில் ஒருங்கிணைக்கிறது.

ஒளியியல் பரிமாற்ற பண்புகளைப் பொறுத்தவரை, பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் 1550nm அலைவரிசையில் ஒளியை உறிஞ்சுவதால் InP பொருள் மிகப்பெரிய ஆன்-சிப் பரிமாற்ற இழப்பைக் கொண்டுள்ளது. SiO2 மற்றும் சிலிக்கான் நைட்ரைடு சிறந்த பரிமாற்ற பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் இழப்பு ~ 0.01dB/cm அளவை அடையலாம்; தற்போது, ​​மெல்லிய-படல லித்தியம் நியோபேட் அலை வழிகாட்டியின் அலை வழிகாட்டி இழப்பு 0.03dB/cm அளவை அடையலாம், மேலும் மெல்லிய-படல லித்தியம் நியோபேட் அலை வழிகாட்டியின் இழப்பு எதிர்காலத்தில் தொழில்நுட்ப மட்டத்தின் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றத்துடன் மேலும் குறைக்கப்படும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, ஒளிச்சேர்க்கை பாதை, ஷன்ட் மற்றும் மைக்ரோரிங் போன்ற செயலற்ற ஒளி கட்டமைப்புகளுக்கு மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் பொருள் நல்ல செயல்திறனைக் காண்பிக்கும்.

ஒளி உருவாக்கத்தைப் பொறுத்தவரை, InP மட்டுமே நேரடியாக ஒளியை வெளியிடும் திறனைக் கொண்டுள்ளது; எனவே, நுண்ணலை ஃபோட்டான்களைப் பயன்படுத்துவதற்கு, வெல்டிங் அல்லது எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியைப் பின்னிணைப்பதன் மூலம் LNOI அடிப்படையிலான ஃபோட்டானிக் ஒருங்கிணைந்த சிப்பில் InP அடிப்படையிலான ஒளி மூலத்தை அறிமுகப்படுத்துவது அவசியம். ஒளி பண்பேற்றத்தைப் பொறுத்தவரை, மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் பொருள் InP மற்றும் Si ஐ விட பெரிய பண்பேற்ற அலைவரிசை, குறைந்த அரை-அலை மின்னழுத்தம் மற்றும் குறைந்த பரிமாற்ற இழப்பை அடைவது எளிது என்பதை மேலே வலியுறுத்தப்பட்டுள்ளது. மேலும், மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் பொருட்களின் மின்-ஒளியியல் பண்பேற்றத்தின் உயர் நேரியல் தன்மை அனைத்து நுண்ணலை ஃபோட்டான் பயன்பாடுகளுக்கும் அவசியம்.

ஒளியியல் ரூட்டிங் அடிப்படையில், மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் பொருளின் அதிவேக எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் பதில் LNOI அடிப்படையிலான ஆப்டிகல் சுவிட்சை அதிவேக ஆப்டிகல் ரூட்டிங் மாற்றும் திறன் கொண்டதாக ஆக்குகிறது, மேலும் அத்தகைய அதிவேக மாறுதலின் மின் நுகர்வு மிகக் குறைவு. ஒருங்கிணைந்த மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான் தொழில்நுட்பத்தின் வழக்கமான பயன்பாட்டிற்கு, ஒளியியல் ரீதியாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பீம்ஃபார்மிங் சிப் வேகமான பீம் ஸ்கேனிங்கின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் அதிவேக மாறுதலின் திறனைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் மிகக் குறைந்த மின் நுகர்வு பண்புகள் பெரிய அளவிலான கட்ட வரிசை அமைப்பின் கடுமையான தேவைகளுக்கு நன்கு பொருந்துகின்றன. InP அடிப்படையிலான ஆப்டிகல் சுவிட்ச் அதிவேக ஆப்டிகல் பாதை மாறுதலையும் உணர முடியும் என்றாலும், அது பெரிய சத்தத்தை அறிமுகப்படுத்தும், குறிப்பாக பல நிலை ஆப்டிகல் சுவிட்ச் அடுக்காக இருக்கும்போது, ​​இரைச்சல் குணகம் கடுமையாக மோசமடையும். சிலிக்கான், SiO2 மற்றும் சிலிக்கான் நைட்ரைடு பொருட்கள் வெப்ப-ஆப்டிகல் விளைவு அல்லது கேரியர் சிதறல் விளைவு மூலம் மட்டுமே ஒளியியல் பாதைகளை மாற்ற முடியும், இது அதிக மின் நுகர்வு மற்றும் மெதுவான மாறுதல் வேகத்தின் குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. கட்ட வரிசையின் வரிசை அளவு பெரியதாக இருக்கும்போது, ​​அது மின் நுகர்வு தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியாது.

ஒளியியல் பெருக்கத்தைப் பொறுத்தவரை,குறைக்கடத்தி ஒளியியல் பெருக்கி (எஸ்ஓஏ) அடிப்படையிலான InP வணிக பயன்பாட்டிற்கு முதிர்ச்சியடைந்துள்ளது, ஆனால் இது அதிக இரைச்சல் குணகம் மற்றும் குறைந்த செறிவூட்டல் வெளியீட்டு சக்தியின் தீமைகளைக் கொண்டுள்ளது, இது மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான்களின் பயன்பாட்டிற்கு உகந்ததல்ல. அவ்வப்போது செயல்படுத்துதல் மற்றும் தலைகீழ் மாற்றத்தின் அடிப்படையில் மெல்லிய-படல லித்தியம் நியோபேட் அலை வழிகாட்டியின் அளவுரு பெருக்க செயல்முறை குறைந்த இரைச்சல் மற்றும் அதிக சக்தி கொண்ட ஆன்-சிப் ஆப்டிகல் பெருக்கத்தை அடைய முடியும், இது ஆன்-சிப் ஆப்டிகல் பெருக்கத்திற்கான ஒருங்கிணைந்த மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான் தொழில்நுட்பத்தின் தேவைகளை நன்கு பூர்த்தி செய்ய முடியும்.

ஒளி கண்டறிதலைப் பொறுத்தவரை, மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் 1550 nm அலைவரிசையில் ஒளிக்கு நல்ல பரிமாற்ற பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. ஒளிமின்னழுத்த மாற்றத்தின் செயல்பாட்டை உணர முடியாது, எனவே நுண்ணலை ஃபோட்டான் பயன்பாடுகளுக்கு, சிப்பில் ஒளிமின்னழுத்த மாற்றத்தின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வதற்காக. வெல்டிங் அல்லது எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியை பேக்லோடிங் செய்வதன் மூலம் LNOI அடிப்படையிலான ஃபோட்டானிக் ஒருங்கிணைந்த சில்லுகளில் InGaAs அல்லது Ge-Si கண்டறிதல் அலகுகள் அறிமுகப்படுத்தப்பட வேண்டும். ஆப்டிகல் ஃபைபருடன் இணைப்பதைப் பொறுத்தவரை, ஆப்டிகல் ஃபைபர் தானே SiO2 பொருள் என்பதால், SiO2 அலை வழிகாட்டியின் பயன்முறை புலம் ஆப்டிகல் ஃபைபரின் பயன்முறை புலத்துடன் மிக உயர்ந்த பொருந்தக்கூடிய அளவைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இணைப்பு மிகவும் வசதியானது. மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட்டின் வலுவாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அலை வழிகாட்டியின் பயன்முறை புல விட்டம் சுமார் 1μm ஆகும், இது ஆப்டிகல் ஃபைபரின் பயன்முறை புலத்திலிருந்து மிகவும் வேறுபட்டது, எனவே ஆப்டிகல் ஃபைபரின் பயன்முறை புலத்துடன் பொருந்த சரியான பயன்முறை புள்ளி மாற்றம் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும்.

ஒருங்கிணைப்பைப் பொறுத்தவரை, பல்வேறு பொருட்களுக்கு அதிக ஒருங்கிணைப்பு திறன் உள்ளதா என்பது முக்கியமாக அலை வழிகாட்டியின் வளைக்கும் ஆரத்தைப் பொறுத்தது (அலை வழிகாட்டி முறை புலத்தின் வரம்பால் பாதிக்கப்படுகிறது). வலுவாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அலை வழிகாட்டி ஒரு சிறிய வளைக்கும் ஆரத்தை அனுமதிக்கிறது, இது உயர் ஒருங்கிணைப்பை உணர மிகவும் உகந்ததாகும். எனவே, மெல்லிய-படல லித்தியம் நியோபேட் அலை வழிகாட்டிகள் உயர் ஒருங்கிணைப்பை அடையும் திறனைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட்டின் தோற்றம் லித்தியம் நியோபேட் பொருள் உண்மையில் ஒளியியல் "சிலிக்கான்" பாத்திரத்தை வகிக்க உதவுகிறது. மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான்களைப் பயன்படுத்துவதற்கு, மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட்டின் நன்மைகள் மிகவும் வெளிப்படையானவை.