Vai trò của màng mỏng niobat lithi trong bộ điều biến điện quang

Vai trò của màng mỏng niobat lithi trongbộ điều biến điện quang
Từ thuở sơ khai của ngành công nghiệp này đến nay, dung lượng truyền thông sợi quang đơn đã tăng lên hàng triệu lần, và một số ít nghiên cứu tiên tiến đã vượt quá con số hàng chục triệu. Lithium niobate đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn giữa của ngành công nghiệp này. Trong những ngày đầu của truyền thông sợi quang, việc điều chế tín hiệu quang được thực hiện trực tiếp trên...tia laserChế độ điều chế này có thể chấp nhận được trong các ứng dụng băng thông thấp hoặc khoảng cách ngắn. Đối với điều chế tốc độ cao và các ứng dụng khoảng cách xa, băng thông sẽ không đủ và kênh truyền dẫn quá tốn kém để đáp ứng các ứng dụng khoảng cách xa.
Trong quá trình phát triển truyền thông cáp quang, tốc độ điều chế tín hiệu ngày càng nhanh để đáp ứng nhu cầu gia tăng dung lượng truyền thông, và chế độ điều chế tín hiệu quang bắt đầu được phân tách thành các chế độ khác nhau, được sử dụng trong mạng đường ngắn và mạng đường dài. Điều chế trực tiếp chi phí thấp được sử dụng trong mạng đường ngắn, còn trong mạng đường dài, một "bộ điều biến điện quang" riêng biệt được sử dụng, tách rời khỏi laser.
Bộ điều biến điện quang sử dụng cấu trúc giao thoa Machzender để điều biến tín hiệu. Ánh sáng là sóng điện từ, sự giao thoa ổn định của sóng điện từ đòi hỏi tần số, pha và phân cực được điều khiển ổn định. Chúng ta thường nhắc đến thuật ngữ vân giao thoa, gồm vân sáng và vân tối. Vân sáng là vùng mà sự giao thoa điện từ được tăng cường, vân tối là vùng mà sự giao thoa điện từ làm suy yếu năng lượng. Giao thoa Machzender là một loại giao thoa kế có cấu trúc đặc biệt, trong đó hiệu ứng giao thoa được điều khiển bằng cách điều khiển pha của cùng một chùm tia sau khi tách chùm tia. Nói cách khác, kết quả giao thoa có thể được điều khiển bằng cách điều khiển pha giao thoa.
Vật liệu niobat lithi được sử dụng trong truyền thông cáp quang, nghĩa là nó có thể sử dụng mức điện áp (tín hiệu điện) để điều khiển pha của ánh sáng, nhằm đạt được sự điều biến tín hiệu ánh sáng, đó là mối quan hệ giữa bộ điều biến điện quang và niobat lithi. Bộ điều biến của chúng tôi được gọi là bộ điều biến điện quang, cần phải xem xét cả tính toàn vẹn của tín hiệu điện và chất lượng điều biến của tín hiệu quang. Khả năng truyền tải tín hiệu điện của photphua indi và quang tử silicon tốt hơn so với niobat lithi, và khả năng truyền tải tín hiệu quang yếu hơn một chút nhưng vẫn có thể sử dụng được, tạo ra một hướng đi mới để nắm bắt cơ hội thị trường.
Ngoài các đặc tính điện tuyệt vời, indium phosphide và silicon photonics còn có ưu điểm về thu nhỏ và tích hợp mà lithium niobate không có. Indium phosphide nhỏ hơn lithium niobate và có độ tích hợp cao hơn, còn silicon photonics nhỏ hơn indium phosphide và có độ tích hợp cao hơn. Phần đầu của lithium niobate đóng vai trò là...bộ điều biếnNó dài gấp đôi so với indium phosphide, và nó chỉ có thể là một bộ điều biến chứ không thể tích hợp các chức năng khác.
Hiện nay, bộ điều biến điện quang đã bước vào kỷ nguyên tốc độ 100 tỷ ký hiệu (128G là 128 tỷ), và niobat lithi một lần nữa tham gia vào cuộc cạnh tranh, hy vọng sẽ dẫn đầu kỷ nguyên này trong tương lai gần, vươn lên dẫn đầu thị trường tốc độ 250 tỷ ký hiệu. Để niobat lithi giành lại thị trường này, cần phải phân tích những điểm mà photon indium phosphide và silicon có nhưng niobat lithi không có. Đó là khả năng điện, tính tích hợp cao và khả năng thu nhỏ.
Sự thay đổi của niobat lithi nằm ở ba khía cạnh, khía cạnh thứ nhất là làm thế nào để cải thiện khả năng điện, khía cạnh thứ hai là làm thế nào để cải thiện khả năng tích hợp, và khía cạnh thứ ba là làm thế nào để thu nhỏ kích thước. Giải pháp cho ba khía cạnh kỹ thuật này chỉ cần một hành động duy nhất, đó là tạo màng mỏng từ vật liệu niobat lithi, lấy ra một lớp rất mỏng vật liệu niobat lithi làm ống dẫn sóng quang, từ đó có thể thiết kế lại điện cực, cải thiện khả năng điện, cải thiện băng thông và hiệu suất điều chế của tín hiệu điện. Cải thiện khả năng điện. Màng này cũng có thể được gắn vào tấm silicon để đạt được sự tích hợp hỗn hợp, niobat lithi đóng vai trò là bộ điều biến, phần còn lại là sự tích hợp photon silicon, khả năng thu nhỏ photon silicon là điều hiển nhiên, sự tích hợp hỗn hợp giữa màng niobat lithi và ánh sáng silicon, cải thiện khả năng tích hợp, từ đó đạt được sự thu nhỏ một cách tự nhiên.
Trong tương lai gần, bộ điều biến điện quang sắp bước vào kỷ nguyên tốc độ 200 tỷ ký hiệu, nhược điểm quang học của photon indium phosphide và silicon ngày càng trở nên rõ rệt, trong khi ưu điểm quang học của lithium niobate ngày càng nổi bật. Màng mỏng lithium niobate giúp khắc phục nhược điểm của vật liệu này khi được sử dụng làm bộ điều biến, và ngành công nghiệp đang tập trung vào "màng mỏng lithium niobate", tức là màng mỏng lithium niobate.chất điều biến niobat lithiĐây là vai trò của màng mỏng lithium niobate trong lĩnh vực bộ điều biến điện quang.