Một trong những tính chất quan trọng nhất của bộ điều biến quang là tốc độ điều chế hoặc băng thông của nó, ít nhất phải nhanh như các thiết bị điện tử hiện có. Các bóng bán dẫn có tần số chuyển tiếp cao hơn 100 GHz đã được chứng minh trong công nghệ silicon 90 nm và tốc độ sẽ tăng thêm khi kích thước tính năng tối thiểu giảm [1]. Tuy nhiên, băng thông của các bộ điều biến dựa trên silicon hiện nay bị hạn chế. Silicon không có tính phi tuyến tính χ(2) do cấu trúc tinh thể đối xứng tâm của nó. Việc sử dụng silicon biến dạng đã dẫn đến những kết quả thú vị [2], nhưng tính phi tuyến tính vẫn chưa cho phép sử dụng các thiết bị thực tế. Do đó, các bộ điều biến quang tử silicon hiện đại vẫn dựa vào sự phân tán của các hạt tải điện tự do trong các mối nối pn hoặc chốt [3–5]. Các mối nối phân cực thuận đã được chứng minh là thể hiện tích điện áp-chiều dài thấp tới VπL = 0,36 V mm, nhưng tốc độ điều chế bị giới hạn bởi động lực của các hạt tải điện thiểu số. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu 10 Gbit/giây đã được tạo ra với sự trợ giúp của việc nhấn mạnh trước tín hiệu điện [4]. Thay vào đó, sử dụng các mối nối phân cực ngược, băng thông đã được tăng lên khoảng 30 GHz [5,6], nhưng tích độ dài điện áp tăng lên VπL = 40 V mm. Thật không may, các bộ điều biến pha hiệu ứng plasma như vậy cũng tạo ra điều chế cường độ không mong muốn [7] và chúng phản ứng không tuyến tính với điện áp được áp dụng. Tuy nhiên, các định dạng điều chế nâng cao như QAM yêu cầu phản ứng tuyến tính và điều chế pha thuần túy, khiến việc khai thác hiệu ứng điện quang (hiệu ứng Pockels [8]) trở nên đặc biệt mong muốn.
2. Phương pháp tiếp cận SOH
Gần đây, phương pháp lai silicon-hữu cơ (SOH) đã được đề xuất [9–12]. Một ví dụ về bộ điều biến SOH được thể hiện trong Hình 1(a). Nó bao gồm một ống dẫn sóng khe dẫn hướng trường quang học và hai dải silicon kết nối điện ống dẫn sóng quang với các điện cực kim loại. Các điện cực được đặt bên ngoài trường modal quang học để tránh tổn thất quang học [13], Hình 1(b). Thiết bị được phủ một vật liệu hữu cơ điện quang lấp đầy đồng đều khe. Điện áp điều biến được truyền bởi ống dẫn sóng điện kim loại và giảm dần qua khe nhờ các dải silicon dẫn điện. Sau đó, trường điện kết quả làm thay đổi chiết suất trong khe thông qua hiệu ứng điện quang cực nhanh. Vì khe có chiều rộng theo thứ tự 100 nm nên chỉ cần một vài vôn là đủ để tạo ra các trường điều biến rất mạnh theo thứ tự độ lớn của cường độ điện môi của hầu hết các vật liệu. Cấu trúc này có hiệu suất điều chế cao vì cả trường điều chế và trường quang đều tập trung bên trong khe, Hình 1(b) [14]. Thật vậy, các triển khai đầu tiên của bộ điều chế SOH với hoạt động dưới vôn [11] đã được trình bày và điều chế hình sin lên đến 40 GHz đã được chứng minh [15,16]. Tuy nhiên, thách thức trong việc xây dựng bộ điều chế SOH tốc độ cao điện áp thấp là tạo ra một dải kết nối có độ dẫn điện cao. Trong một mạch tương đương, khe có thể được biểu diễn bằng tụ điện C và các dải dẫn điện bằng điện trở R, Hình 1(b). Hằng số thời gian RC tương ứng xác định băng thông của thiết bị [10,14,17,18]. Để giảm điện trở R, người ta đã đề xuất pha tạp các dải silicon [10,14]. Trong khi pha tạp làm tăng độ dẫn điện của các dải silicon (và do đó làm tăng tổn thất quang học), người ta phải trả thêm một hình phạt tổn thất vì độ linh động của electron bị suy giảm do tán xạ tạp chất [10,14,19]. Hơn nữa, các nỗ lực chế tạo gần đây nhất cho thấy độ dẫn điện thấp ngoài mong đợi.
Công ty TNHH Quang điện tử Rofea Bắc Kinh có trụ sở tại “Thung lũng Silicon” của Trung Quốc – Bắc Kinh Zhongguancun, là một doanh nghiệp công nghệ cao chuyên phục vụ các viện nghiên cứu, viện nghiên cứu, trường đại học và nhân viên nghiên cứu khoa học doanh nghiệp trong và ngoài nước. Công ty chúng tôi chủ yếu tham gia vào nghiên cứu và phát triển độc lập, thiết kế, sản xuất, bán các sản phẩm quang điện tử và cung cấp các giải pháp sáng tạo và dịch vụ chuyên nghiệp, được cá nhân hóa cho các nhà nghiên cứu khoa học và kỹ sư công nghiệp. Sau nhiều năm đổi mới độc lập, công ty đã hình thành một loạt các sản phẩm quang điện phong phú và hoàn hảo, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đô thị, quân sự, giao thông vận tải, điện lực, tài chính, giáo dục, y tế và các ngành công nghiệp khác.
Chúng tôi mong muốn được hợp tác với bạn!
Thời gian đăng: 29-03-2023