Tiến trình nghiên cứu củamàng mỏng lithium niobate bộ điều biến quang điện
Bộ điều biến quang điện là thiết bị cốt lõi của hệ thống truyền thông quang học và hệ thống quang tử vi sóng. Nó điều chỉnh ánh sáng lan truyền trong không gian tự do hoặc ống dẫn sóng quang bằng cách thay đổi chiết suất của vật liệu do trường điện áp dụng gây ra. Niobate lithium truyền thốngbộ điều biến quang điệnsử dụng vật liệu lithium niobate dạng khối làm vật liệu quang điện. Vật liệu lithium niobate đơn tinh thể được pha tạp cục bộ để tạo thành ống dẫn sóng thông qua quá trình khuếch tán titan hoặc trao đổi proton. Chênh lệch chiết suất giữa lớp lõi và lớp vỏ rất nhỏ và ống dẫn sóng có khả năng liên kết kém với trường ánh sáng. Tổng chiều dài của bộ điều biến quang điện đóng gói thường là 5 ~ 10 cm.
Công nghệ Lithium Niobate trên chất cách điện (LNOI) cung cấp một cách hiệu quả để giải quyết vấn đề kích thước lớn của bộ điều biến quang điện lithium niobate. Sự khác biệt về chiết suất giữa lớp lõi ống dẫn sóng và lớp vỏ lên tới 0,7, giúp tăng cường đáng kể khả năng liên kết chế độ quang học và hiệu ứng điều chỉnh quang điện của ống dẫn sóng, và đã trở thành điểm nóng nghiên cứu trong lĩnh vực bộ điều biến quang điện.
Do sự tiến bộ của công nghệ gia công vi mô, sự phát triển của bộ điều biến quang điện dựa trên nền tảng LNOI đã có những tiến triển nhanh chóng, cho thấy xu hướng kích thước nhỏ gọn hơn và cải thiện liên tục hiệu suất. Theo cấu trúc ống dẫn sóng được sử dụng, các bộ điều biến quang điện màng mỏng lithium niobate điển hình là bộ điều biến quang điện ống dẫn sóng khắc trực tiếp, lai tảibộ điều biến ống dẫn sóngvà bộ điều biến quang điện tử tích hợp ống dẫn sóng silicon lai.
Hiện nay, việc cải tiến quy trình khắc khô làm giảm đáng kể tổn thất của ống dẫn sóng lithium niobate màng mỏng, phương pháp tải gờ giải quyết vấn đề khó khăn trong quy trình khắc cao và đã hiện thực hóa bộ điều biến quang điện lithium niobate có điện áp dưới 1 V nửa sóng và sự kết hợp với công nghệ SOI trưởng thành tuân thủ xu hướng tích hợp lai photon và electron. Công nghệ lithium niobate màng mỏng có ưu điểm là hiện thực hóa bộ điều biến quang điện tích hợp có tổn thất thấp, kích thước nhỏ và băng thông lớn trên chip. Về mặt lý thuyết, dự đoán rằng đẩy-kéo lithium niobate màng mỏng 3mmBộ điều chế M⁃ZBăng thông điện quang 3dB có thể đạt tới 400 GHz và băng thông của bộ điều biến màng mỏng lithium niobate được chuẩn bị thử nghiệm đã được báo cáo là chỉ hơn 100 GHz, vẫn còn xa giới hạn trên lý thuyết. Sự cải thiện mang lại bằng cách tối ưu hóa các thông số cấu trúc cơ bản là có hạn. Trong tương lai, theo quan điểm khám phá các cơ chế và cấu trúc mới, chẳng hạn như thiết kế điện cực ống dẫn sóng đồng phẳng tiêu chuẩn thành điện cực vi sóng phân đoạn, hiệu suất của bộ điều biến có thể được cải thiện hơn nữa.
Ngoài ra, việc hiện thực hóa việc đóng gói chip điều biến tích hợp và tích hợp không đồng nhất trên chip với laser, máy dò và các thiết bị khác vừa là cơ hội vừa là thách thức cho sự phát triển trong tương lai của bộ điều biến lithium niobate màng mỏng. Bộ điều biến quang điện lithium niobate màng mỏng sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong photon vi sóng, truyền thông quang học và các lĩnh vực khác.
Thời gian đăng: 07-04-2025