ຕົວດັດແປງໄຟຟ້າແສງ lithium niobate ແບບຟິມບາງທີ່ປະສົມປະສານສູງຂຶ້ນ

ຄວາມເປັນເສັ້ນຊື່ສູງຕົວປັບສັນຍານເອເລັກໂຕຣ-ອໍບຕິກແລະ ການໃຊ້ໂຟຕອນໄມໂຄເວຟ
ດ້ວຍຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງລະບົບການສື່ສານ, ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບການສົ່ງສັນຍານໃຫ້ດີຂຶ້ນ, ຜູ້ຄົນຈະລວມໂຟຕອນ ແລະ ເອເລັກຕຣອນເຂົ້າກັນເພື່ອໃຫ້ໄດ້ປະໂຫຍດທີ່ສົມບູນ, ແລະ ໂຟໂຕນິກໄມໂຄເວຟກໍ່ຈະເກີດຂຶ້ນ. ຕົວດັດແປງໄຟຟ້າ-ແສງແມ່ນຈຳເປັນສຳລັບການປ່ຽນໄຟຟ້າເປັນແສງສະຫວ່າງໃນລະບົບໂຟໂຕນິກໄມໂຄເວຟ, ແລະຂັ້ນຕອນຫຼັກນີ້ມັກຈະກຳນົດປະສິດທິພາບຂອງລະບົບທັງໝົດ. ເນື່ອງຈາກການປ່ຽນສັນຍານຄວາມຖີ່ວິທະຍຸໄປເປັນໂດເມນແສງແມ່ນຂະບວນການສັນຍານອະນາລັອກ, ແລະທຳມະດາຕົວປັບກະແສໄຟຟ້າແສງມີຄວາມບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ໂດຍທຳມະຊາດ, ມີການບິດເບືອນສັນຍານທີ່ຮ້າຍແຮງໃນຂະບວນການປ່ຽນ. ເພື່ອໃຫ້ບັນລຸການມອດູເລດເສັ້ນຊື່ປະມານ, ຈຸດປະຕິບັດການຂອງໂມດູເລດມັກຈະຖືກກຳນົດໄວ້ທີ່ຈຸດອະຄະຕິມຸມສາກ, ແຕ່ມັນຍັງບໍ່ສາມາດຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ໂຟຕອນໄມໂຄເວຟສຳລັບຄວາມເປັນເສັ້ນຊື່ຂອງໂມດູເລດ. ໂມດູເລດໄຟຟ້າແສງທີ່ມີຄວາມເປັນເສັ້ນຊື່ສູງແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນຢ່າງຮີບດ່ວນ.

ການປັບປ່ຽນດັດຊະນີການຫັກເຫຄວາມໄວສູງຂອງວັດສະດຸຊິລິກອນມັກຈະບັນລຸໄດ້ໂດຍຜົນກະທົບຂອງການກະຈາຍຕົວຂອງ plasma ຜູ້ຂົນສົ່ງອິດສະຫຼະ (FCD). ທັງຜົນກະທົບຂອງ FCD ແລະ ການປັບປ່ຽນ PN junction ແມ່ນບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ໂມດູເລເຊີຊິລິກອນມີຮູບແບບເສັ້ນຊື່ໜ້ອຍກວ່າໂມດູເລເຊີລີທຽມໄນໂອເບດ. ວັດສະດຸລີທຽມໄນໂອເບດສະແດງໃຫ້ເຫັນຄຸນນະພາບດີເລີດ.ການປັບປ່ຽນໄຟຟ້າ-ແສງຄຸນສົມບັດຍ້ອນຜົນກະທົບຂອງ Pucker. ໃນເວລາດຽວກັນ, ວັດສະດຸ lithium niobate ມີຂໍ້ດີຄືມີແບນວິດຂະໜາດໃຫຍ່, ລັກສະນະການມອດູເລດທີ່ດີ, ການສູນເສຍຕໍ່າ, ການເຊື່ອມໂຍງງ່າຍ ແລະ ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຂະບວນການເຄິ່ງຕົວນຳ, ການໃຊ້ lithium niobate ແບບຟິມບາງເພື່ອເຮັດໃຫ້ຕົວປັບແສງໄຟຟ້າປະສິດທິພາບສູງ, ເກືອບບໍ່ມີ "ແຜ່ນສັ້ນ", ເມື່ອທຽບກັບຊິລິໂຄນ, ແຕ່ຍັງບັນລຸຄວາມເປັນເສັ້ນຊື່ສູງ. ຕົວປັບແສງໄຟຟ້າ lithium niobate (LNOI) ແບບຟິມບາງເທິງฉนวนໄດ້ກາຍເປັນທິດທາງການພັດທະນາທີ່ມີຄວາມຫວັງ. ດ້ວຍການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີການກະກຽມວັດສະດຸ lithium niobate ແບບຟິມບາງ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີການແກະສະຫຼັກຄື້ນນຳທາງ, ປະສິດທິພາບການປ່ຽນແປງສູງ ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງທີ່ສູງຂຶ້ນຂອງຕົວປັບແສງໄຟຟ້າ lithium niobate ແບບຟິມບາງໄດ້ກາຍເປັນຂົງເຂດຂອງວົງວິຊາການ ແລະ ອຸດສາຫະກຳສາກົນ.

ລັກສະນະຂອງ lithium niobate ແບບຟິມບາງໆ
ໃນສະຫະລັດອາເມລິກາ, ການວາງແຜນ DAP AR ໄດ້ເຮັດການປະເມີນຜົນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້ກ່ຽວກັບວັດສະດຸ lithium niobate: ຖ້າຈຸດໃຈກາງຂອງການປະຕິວັດເອເລັກໂຕຣນິກຖືກຕັ້ງຊື່ຕາມວັດສະດຸຊິລິກອນທີ່ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້, ຫຼັງຈາກນັ້ນບ່ອນເກີດຂອງການປະຕິວັດໂຟໂຕນິກອາດຈະຖືກຕັ້ງຊື່ຕາມ lithium niobate. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າ lithium niobate ລວມເອົາຜົນກະທົບທາງໄຟຟ້າ-ແສງ, ຜົນກະທົບສຽງ-ແສງ, ຜົນກະທົບ piezoelectric, ຜົນກະທົບຄວາມຮ້ອນໄຟຟ້າ ແລະ ຜົນກະທົບແສງສະທ້ອນໃນອັນດຽວ, ຄືກັນກັບວັດສະດຸຊິລິກອນໃນຂົງເຂດທັດສະນະສາດ.

ໃນດ້ານລັກສະນະການສົ່ງສັນຍານທາງແສງ, ວັດສະດຸ InP ມີການສູນເສຍການສົ່ງສັນຍານໃນຊິບທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດເນື່ອງຈາກການດູດຊຶມແສງໃນແຖບ 1550nm ທີ່ນິຍົມໃຊ້. SiO2 ແລະຊິລິກອນໄນໄຕຣດມີລັກສະນະການສົ່ງສັນຍານທີ່ດີທີ່ສຸດ, ແລະການສູນເສຍສາມາດບັນລຸລະດັບ ~ 0.01dB/cm; ໃນປະຈຸບັນ, ການສູນເສຍຄື້ນນຳທາງຂອງຄື້ນນຳທາງລີທຽມໄນໂອເບດແບບຟິມບາງສາມາດບັນລຸລະດັບ 0.03dB/cm, ແລະການສູນເສຍຄື້ນນຳທາງລີທຽມໄນໂອເບດແບບຟິມບາງມີທ່າແຮງທີ່ຈະຫຼຸດລົງຕື່ມອີກດ້ວຍການປັບປຸງລະດັບເຕັກໂນໂລຢີຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນອະນາຄົດ. ດັ່ງນັ້ນ, ວັດສະດຸລີທຽມໄນໂອເບດແບບຟິມບາງຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບທີ່ດີສຳລັບໂຄງສ້າງແສງແບບ passive ເຊັ່ນ: ເສັ້ນທາງສັງເຄາະແສງ, shunt ແລະ microring.

ໃນດ້ານການສ້າງແສງສະຫວ່າງ, ມີພຽງແຕ່ InP ເທົ່ານັ້ນທີ່ມີຄວາມສາມາດໃນການປ່ອຍແສງໂດຍກົງ; ດັ່ງນັ້ນ, ສຳລັບການນຳໃຊ້ໂຟຕອນໄມໂຄເວຟ, ມັນຈຳເປັນຕ້ອງໄດ້ນຳສະເໜີແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ອີງໃສ່ InP ໃສ່ຊິບປະສົມປະສານໂຟຕອນທີ່ອີງໃສ່ LNOI ໂດຍວິທີການເຊື່ອມການໂຫຼດກັບຄືນ ຫຼື ການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial. ໃນດ້ານການມອດູເລດແສງ, ມັນໄດ້ຖືກເນັ້ນໜັກຂ້າງເທິງວ່າວັດສະດຸ lithium niobate ແບບຟິມບາງແມ່ນງ່າຍຕໍ່ການບັນລຸແບນວິດການມອດູເລດທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ, ແຮງດັນເຄິ່ງຄື້ນຕ່ຳກວ່າ ແລະ ການສູນເສຍການສົ່ງຕໍ່ຕ່ຳກວ່າ InP ແລະ Si. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ຄວາມເປັນເສັ້ນຊື່ສູງຂອງການມອດູເລດແບບເອເລັກໂຕຣ-ອອບຕິກຂອງວັດສະດຸ lithium niobate ແບບຟິມບາງແມ່ນສິ່ງຈຳເປັນສຳລັບການນຳໃຊ້ໂຟຕອນໄມໂຄເວຟທັງໝົດ.

ໃນດ້ານການກຳນົດເສັ້ນທາງແສງ, ການຕອບສະໜອງທາງໄຟຟ້າແສງຄວາມໄວສູງຂອງວັດສະດຸ lithium niobate ແບບຟິມບາງເຮັດໃຫ້ສະວິດແສງທີ່ອີງໃສ່ LNOI ສາມາດສະຫຼັບເສັ້ນທາງແສງຄວາມໄວສູງໄດ້, ແລະການໃຊ້ພະລັງງານຂອງການສະຫຼັບຄວາມໄວສູງດັ່ງກ່າວຍັງຕໍ່າຫຼາຍ. ສຳລັບການນຳໃຊ້ທົ່ວໄປຂອງເຕັກໂນໂລຊີໂຟຕອນໄມໂຄເວຟແບບປະສົມປະສານ, ຊິບ beamforming ທີ່ຄວບຄຸມດ້ວຍແສງມີຄວາມສາມາດໃນການສະຫຼັບຄວາມໄວສູງເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການສະແກນລຳແສງໄວ, ແລະລັກສະນະຂອງການໃຊ້ພະລັງງານຕ່ຳຫຼາຍແມ່ນປັບຕົວໄດ້ດີກັບຄວາມຕ້ອງການທີ່ເຂັ້ມງວດຂອງລະບົບ phased array ຂະໜາດໃຫຍ່. ເຖິງແມ່ນວ່າສະວິດແສງທີ່ອີງໃສ່ InP ຍັງສາມາດຮັບຮູ້ການສະຫຼັບເສັ້ນທາງແສງຄວາມໄວສູງໄດ້, ແຕ່ມັນຈະເຮັດໃຫ້ເກີດສຽງລົບກວນຫຼາຍ, ໂດຍສະເພາະເມື່ອສະວິດແສງຫຼາຍລະດັບຖືກເຊື່ອມຕໍ່ກັນ, ຄ່າສຳປະສິດສຽງລົບກວນຈະຊຸດໂຊມລົງຢ່າງຮ້າຍແຮງ. ວັດສະດຸຊິລິກອນ, SiO2 ແລະຊິລິກອນໄນໄຕຣດສາມາດສະຫຼັບເສັ້ນທາງແສງຜ່ານຜົນກະທົບທາງຄວາມຮ້ອນແສງ ຫຼື ຜົນກະທົບການກະຈາຍຕົວຂອງພາຫະນະ, ເຊິ່ງມີຂໍ້ເສຍປຽບຂອງການໃຊ້ພະລັງງານສູງ ແລະ ຄວາມໄວໃນການສະຫຼັບຊ້າ. ເມື່ອຂະໜາດ array ຂອງ phased array ມີຂະໜາດໃຫຍ່, ມັນບໍ່ສາມາດຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການໃຊ້ພະລັງງານໄດ້.

ໃນດ້ານການຂະຫຍາຍສັນຍານ optical,ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງແສງເຄິ່ງຕົວນຳ (SOA) ໂດຍອີງໃສ່ InP ໄດ້ພັດທະນາໃຫ້ເໝາະສົມກັບການນຳໃຊ້ທາງການຄ້າ, ແຕ່ມັນມີຂໍ້ເສຍຂອງຄ່າສຳປະສິດສຽງສູງ ແລະ ພະລັງງານຜົນຜະລິດອີ່ມຕົວຕ່ຳ, ເຊິ່ງບໍ່ເອື້ອອຳນວຍຕໍ່ການນຳໃຊ້ໂຟຕອນໄມໂຄເວຟ. ຂະບວນການຂະຫຍາຍພາລາມິເຕີຂອງຄື້ນນຳທາງລິທຽມໄນໂອເບດແບບຟິມບາງໂດຍອີງໃສ່ການກະຕຸ້ນເປັນໄລຍະ ແລະ ການປີ້ນກັບກັນສາມາດບັນລຸສຽງລົບກວນຕ່ຳ ແລະ ການຂະຫຍາຍແສງໃນຊິບພະລັງງານສູງ, ເຊິ່ງສາມາດຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງເທັກໂນໂລຢີໂຟຕອນໄມໂຄເວຟແບບປະສົມປະສານສຳລັບການຂະຫຍາຍແສງໃນຊິບ.

ໃນດ້ານການກວດຈັບແສງ, ລີທຽມ ໄນໂອເບດ ຟິມບາງມີລັກສະນະການສົ່ງຕໍ່ທີ່ດີໄປຫາແສງໃນແຖບ 1550 nm. ໜ້າທີ່ຂອງການປ່ຽນໂຟໂຕໄຟຟ້າບໍ່ສາມາດຮັບຮູ້ໄດ້, ສະນັ້ນສຳລັບການນຳໃຊ້ໂຟຕອນໄມໂຄເວຟ, ເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການປ່ຽນໂຟໂຕໄຟຟ້າໃນຊິບ. ໜ່ວຍກວດຈັບ InGaAs ຫຼື Ge-Si ຈຳເປັນຕ້ອງໄດ້ນຳສະເໜີໃນຊິບປະສົມປະສານໂຟໂຕນິກທີ່ອີງໃສ່ LNOI ໂດຍການເຊື່ອມການໂຫຼດກັບຄືນ ຫຼື ການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial. ໃນດ້ານການເຊື່ອມຕໍ່ກັບເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ, ເນື່ອງຈາກເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງເອງແມ່ນວັດສະດຸ SiO2, ສະໜາມໂໝດຂອງຄື້ນນຳທາງ SiO2 ມີລະດັບການຈັບຄູ່ສູງສຸດກັບສະໜາມໂໝດຂອງເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ, ແລະ ການເຊື່ອມຕໍ່ແມ່ນສະດວກທີ່ສຸດ. ເສັ້ນຜ່າສູນກາງສະໜາມໂໝດຂອງຄື້ນນຳທາງທີ່ຖືກຈຳກັດຢ່າງແຂງແຮງຂອງລີທຽມ ໄນໂອເບດ ຟິມບາງແມ່ນປະມານ 1μm, ເຊິ່ງແຕກຕ່າງຈາກສະໜາມໂໝດຂອງເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ, ສະນັ້ນການຫັນປ່ຽນຈຸດໂໝດທີ່ເໝາະສົມຕ້ອງໄດ້ຮັບການປະຕິບັດເພື່ອໃຫ້ກົງກັບສະໜາມໂໝດຂອງເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ.

ໃນດ້ານການເຊື່ອມໂຍງ, ບໍ່ວ່າວັດສະດຸຕ່າງໆຈະມີທ່າແຮງການເຊື່ອມໂຍງສູງຫຼືບໍ່ນັ້ນ ແມ່ນຂຶ້ນກັບລັດສະໝີການໂຄ້ງງໍຂອງຄື້ນນຳທາງ (ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຂໍ້ຈຳກັດຂອງພາກສະໜາມຮູບແບບຄື້ນນຳທາງ). ຄື້ນນຳທາງທີ່ມີຂໍ້ຈຳກັດຢ່າງແຂງແຮງຊ່ວຍໃຫ້ມີລັດສະໝີການໂຄ້ງງໍນ້ອຍລົງ, ເຊິ່ງເອື້ອອຳນວຍຕໍ່ການຮັບຮູ້ການເຊື່ອມໂຍງສູງ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄື້ນນຳທາງລີທຽມໄນໂອເບດແບບຟິມບາງມີທ່າແຮງທີ່ຈະບັນລຸການເຊື່ອມໂຍງສູງ. ດັ່ງນັ້ນ, ຮູບລັກສະນະຂອງລີທຽມໄນໂອເບດແບບຟິມບາງເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸລີທຽມໄນໂອເບດສາມາດມີບົດບາດເປັນ "ຊິລິຄອນ" ທາງແສງໄດ້ຢ່າງແທ້ຈິງ. ສຳລັບການນຳໃຊ້ໂຟຕອນໄມໂຄເວຟ, ຂໍ້ດີຂອງລີທຽມໄນໂອເບດແບບຟິມບາງແມ່ນເຫັນໄດ້ຊັດເຈນກວ່າ.