Một trong những đặc tính quan trọng nhất của bộ điều biến quang là tốc độ điều chế hoặc băng thông của nó, ít nhất phải nhanh bằng các thiết bị điện tử hiện có. Các bóng bán dẫn có tần số truyền trên 100 GHz đã được chứng minh bằng 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 ngày nay còn hạn chế. Silicon không có tính phi tuyến χ(2) do cấu trúc tinh thể đối xứng tâm của nó. Việc sử dụng silicon biến dạng đã mang lại những kết quả thú vị [2], nhưng tính phi tuyến vẫn chưa cho phép tạo ra các thiết bị thực tế. Do đó, các bộ điều chế quang tử silicon tiên tiến vẫn dựa vào sự phân tán sóng mang tự do trong các điểm nối pn hoặc pin [3–5]. Các mối nối phân cực thuận đã được chứng minh là thể hiện một sản phẩm có chiều dài điện áp thấp tới VπL = 0, 36 V mm, nhưng tốc độ điều chế bị giới hạn bởi động lực của các sóng mang thiểu số. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu 10 Gbit/s đã được tạo ra với sự trợ giúp của việc nhấn mạnh trước tín hiệu điện [4]. Thay vào đó, bằng cách 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 đã tăng lên VπL = 40 V mm. Thật không may, các bộ điều biến pha hiệu ứng plasma như vậy cũng tạo ra sự điều biến cường độ không mong muốn [7] và chúng phản ứng phi tuyến với điện áp đặt vào. Tuy nhiên, các định dạng điều chế nâng cao như QAM yêu cầu đáp ứng tuyến tính và điều chế pha thuần túy, khiến việc khai thác hiệu ứng quang điện (hiệu ứng Pockels [8]) đặc biệt được mong muốn.
2. Cách tiếp cận SOH
Gần đây, phương pháp lai hữu cơ silic (SOH) đã được đề xuất [9–12]. Một ví dụ về bộ điều biến SOH được hiển thị trong Hình 1 (a). Nó bao gồm một ống dẫn sóng có khe dẫn hướng trường quang 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 phương thức quang học để tránh tổn thất quang học [13], Hình 1(b). Thiết bị này được phủ một lớp vật liệu hữu cơ quang điện lấp đầy khe cắm một cách đồng đều. Điện áp điều chế được truyền bởi ống dẫn sóng điện bằng kim loại và giảm qua khe nhờ các dải silicon dẫn điện. Điện trường sinh ra sau đó làm thay đổi chiết suất trong khe thông qua hiệu ứng quang điện cực nhanh. Vì khe có chiều rộng cỡ 100 nm nên một vài volt là đủ để tạo ra các trường điều biến rất mạnh có độ lớn bằng độ bền 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, việc triển khai đầu tiên bộ điều biến SOH với hoạt động ở điện áp phụ [11] đã được thể hiện và điều chế hình sin lên tới 40 GHz đã được chứng minh [15,16]. Tuy nhiên, thách thức trong việc xây dựng bộ điều biến SOH tốc độ cao điện áp thấp là tạo ra dải kết nối có tính dẫn điện cao. Trong 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 đề xuất pha tạp các dải silicon [10,14]. Trong khi pha tạp làm tăng độ dẫn điện của dải silicon (và do đó làm tăng tổn thất quang học), người ta phải chịu thêm một thiệt hại do tổn thất do độ linh động của điện tử bị suy giảm do tán xạ tạp chất [10,14,19]. Hơn nữa, những nỗ lực chế tạo gần đây nhất cho thấy độ dẫn điện thấp đến mức không ngờ.
Công ty TNHH Quang Điện tử Rofea Bắc Kinh tọa lạc tại “Thung lũng Silicon” của Trung Quốc – Zhongguancun Bắc Kinh, là một doanh nghiệp công nghệ cao chuyên phục vụ các tổ chức 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 cũng như dịch vụ chuyên nghiệp, cá nhân hóa cho các nhà nghiên cứu khoa học và kỹ sư công nghiệp. Sau nhiều năm đổi mới độc lập, nó đã hình thành một loạt sản phẩm quang điện phong phú và hoàn hảo, được sử dụng rộng rãi trong thành phố, quân sự, giao thông vận tải, năng lượng điện, tài chính, giáo dục, y tế và các ngành công nghiệp khác.
Chúng tôi rất mong được hợp tác với bạn!
Thời gian đăng: 29-03-2023