ການແນະນຳໂຄງສ້າງ ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງຕົວດັດແປງແສງໄຟຟ້າລີທຽມໄນໂອເບດແບບຟິມບາງ

ການແນະນຳກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງ ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງຕົວປັບແສງໄຟຟ້າ Lithium Niobate ແບບຟິມບາງ
An ຕົວປັບສັນຍານເອເລັກໂຕຣ-ອໍບຕິກໂດຍອີງໃສ່ໂຄງສ້າງ, ຄວາມຍາວຄື້ນ, ແລະແພລດຟອມທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງລິທຽມໄນໂອເບດຟິມບາງ, ແລະການປຽບທຽບປະສິດທິພາບທີ່ສົມບູນແບບຂອງປະເພດຕ່າງໆຕົວດັດແປງ EOMພ້ອມທັງການວິເຄາະການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ການນຳໃຊ້ຕົວປັບປ່ຽນ lithium niobate ແບບຟິມບາງໃນຂົງເຂດອື່ນໆ.

1. ຕົວດັດແປງຟິມບາງ lithium niobate ທີ່ບໍ່ມີຊ່ອງສະທ້ອນ
ຕົວໂມດູເລດປະເພດນີ້ແມ່ນອີງໃສ່ຜົນກະທົບທາງເອເລັກໂຕຣອອບຕິກທີ່ດີເລີດຂອງຜລຶກລິທຽມໄນໂອເບດ ແລະ ເປັນອຸປະກອນສຳຄັນສຳລັບການບັນລຸການສື່ສານທາງແສງຄວາມໄວສູງ ແລະ ໄລຍະທາງໄກ. ມີໂຄງສ້າງຫຼັກສາມຢ່າງຄື:
1.1 ຕົວປັບປ່ຽນ MZI ຂອງເອເລັກໂຕຣດຄື້ນເຄື່ອນທີ່: ນີ້ແມ່ນການອອກແບບທີ່ພົບເຫັນຫຼາຍທີ່ສຸດ. ກຸ່ມຄົ້ນຄວ້າ Lon č ar ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Harvard ໄດ້ບັນລຸລຸ້ນປະສິດທິພາບສູງເປັນຄັ້ງທຳອິດໃນປີ 2018, ດ້ວຍການປັບປຸງຕໍ່ມາລວມທັງການໂຫຼດແບບ capacitive ໂດຍອີງໃສ່ຊັ້ນຮອງພື້ນ quartz (ແບນວິດສູງແຕ່ບໍ່ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຊັ້ນທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນ) ແລະ ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຊັ້ນທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນໂດຍອີງໃສ່ການເຈາະຮູຂອງຊັ້ນຮອງພື້ນ, ບັນລຸແບນວິດສູງ (>67 GHz) ແລະການສົ່ງສັນຍານຄວາມໄວສູງ (ເຊັ່ນ: 112 Gbit/s PAM4).
1.2 ຕົວປັບ MZI ພັບໄດ້: ເພື່ອຫຼຸດຂະໜາດອຸປະກອນ ແລະ ປັບຕົວເຂົ້າກັບໂມດູນຂະໜາດກະທັດຮັດເຊັ່ນ QSFP-DD, ການປິ່ນປົວດ້ວຍໂພລາໄລເຊຊັນ, ຄື້ນນຳທາງຂ້າມ ຫຼື ເອເລັກໂຕຣດໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກແບບປີ້ນກັບກັນຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອຫຼຸດຄວາມຍາວຂອງອຸປະກອນລົງເຄິ່ງໜຶ່ງ ແລະ ບັນລຸແບນວິດ 60 GHz.
1.3 ຕົວດັດແປງ IQ ແບບດ່ຽວ/ຄູ່: ໃຊ້ຮູບແບບການດັດແປງລຳດັບສູງເພື່ອເພີ່ມອັດຕາການສົ່ງຂໍ້ມູນ. ກຸ່ມຄົ້ນຄວ້າໄຄ ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລຊຸນຢັດເຊັນ ໄດ້ບັນລຸຕົວດັດແປງ IQ ແບບໂພລາໄລເຊຊັນດ່ຽວອັນທຳອິດໃນຊິບໃນປີ 2020. ຕົວດັດແປງ IQ ແບບໂພລາໄລເຊຊັນຄູ່ທີ່ພັດທະນາໃນອະນາຄົດມີປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າ, ແລະລຸ້ນທີ່ອີງໃສ່ວັດສະດຸ quartz ໄດ້ຕັ້ງສະຖິຕິອັດຕາການສົ່ງຂໍ້ມູນຄື້ນດຽວທີ່ 1.96 Tbit/s.

2. ຕົວດັດແປງ lithium niobate ແບບຟິມບາງປະເພດຊ່ອງສະທ້ອນ
ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ໂມດູເລດແບນວິດຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ຂະໜາດໃຫຍ່, ມີໂຄງສ້າງຊ່ອງສະທ້ອນຕ່າງໆທີ່ມີຢູ່:
2.1 ຕົວປັບປ່ຽນຜລຶກໂຟໂຕນິກ (PC) ແລະ ໄມໂຄຣຣິງ: ກຸ່ມຄົ້ນຄວ້າຂອງ Lin ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Rochester ໄດ້ພັດທະນາຕົວປັບປ່ຽນຜລຶກໂຟໂຕນິກປະສິດທິພາບສູງເຄື່ອງທຳອິດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຕົວປັບປ່ຽນວົງແຫວນໄມໂຄຣໂດຍອີງໃສ່ຊິລິກອນລິທຽມໄນໂອເບດທີ່ມີການເຊື່ອມໂຍງທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບ ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງທີ່ເປັນເອກະພາບກໍ່ໄດ້ຖືກສະເໜີຂຶ້ນ, ເຊິ່ງບັນລຸແບນວິດຫຼາຍ GHz.
2.2 ຕົວປັບຄວາມຖີ່ຂອງຊ່ອງສັນຍານສະທ້ອນແສງ Bragg grating: ລວມທັງຊ່ອງສັນຍານ Fabry Perot (FP), ຊ່ອງສັນຍານນຳຄື້ນ Bragg grating (WBG), ແລະ ຕົວປັບຄວາມຖີ່ແສງຊ້າ (SL). ໂຄງສ້າງເຫຼົ່ານີ້ຖືກອອກແບບມາເພື່ອດຸ່ນດ່ຽງຂະໜາດ, ຄວາມທົນທານຂອງຂະບວນການ, ແລະ ປະສິດທິພາບ, ຕົວຢ່າງ, ຕົວປັບຄວາມຖີ່ຂອງຊ່ອງສັນຍານສະທ້ອນແສງ 2 × 2 FP ບັນລຸແບນວິດຂະໜາດໃຫຍ່ພິເສດເກີນ 110 GHz. ຕົວປັບຄວາມຖີ່ແສງຊ້າໂດຍອີງໃສ່ຕາຂ່າຍ Bragg ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນຂະຫຍາຍຂອບເຂດແບນວິດການເຮັດວຽກ.

3. ຕົວດັດແປງລີທຽມໄນໂອເບດແບບຟິມບາງປະສົມປະສານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ
ມີສາມວິທີການປະສົມປະສານຫຼັກເພື່ອລວມຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງເຕັກໂນໂລຊີ CMOS ໃນແພລດຟອມທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນກັບປະສິດທິພາບການມອດູເລດທີ່ດີເລີດຂອງ lithium niobate:
3.1 ການເຊື່ອມໂຍງແບບບໍ່ເປັນເອກະພາບຂອງປະເພດພັນທະບັດ: ໂດຍການຜູກມັດໂດຍກົງກັບ benzocyclobutene (BCB) ຫຼື silicon dioxide, lithium niobate ແບບຟິມບາງຈະຖືກໂອນໄປຫາແພລດຟອມ silicon ຫຼື silicon nitride, ເຊິ່ງບັນລຸລະດັບ wafer ແລະການເຊື່ອມໂຍງທີ່ໝັ້ນຄົງໃນອຸນຫະພູມສູງ. ຕົວ modulator ສະແດງໃຫ້ເຫັນແບນວິດສູງ (>70 GHz, ແມ່ນແຕ່ເກີນ 110 GHz) ແລະຄວາມສາມາດໃນການສົ່ງສັນຍານຄວາມໄວສູງ.
3.2 ການວາງວັດສະດຸນຳຄື້ນແບບບໍ່ເປັນເອກະພາບ: ການວາງຊິລິໂຄນ ຫຼື ຊິລິໂຄນໄນໄຕຣດ ໃສ່ຟິມບາງໆ ລີທຽມໄນໂອເບດ ເປັນທໍ່ນຳຄື້ນໂຫຼດຍັງເຮັດໃຫ້ການປັບປ່ຽນໄຟຟ້າແສງມີປະສິດທິພາບ.
3.3 ການເຊື່ອມໂຍງທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບແບບການພິມໂອນຈຸນລະພາກ (μ TP): ນີ້ແມ່ນເທັກໂນໂລຢີທີ່ຄາດວ່າຈະຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການຜະລິດຂະໜາດໃຫຍ່, ເຊິ່ງໂອນອຸປະກອນທີ່ເຮັດວຽກລ່ວງໜ້າໄປຫາຊິບເປົ້າໝາຍຜ່ານອຸປະກອນທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ, ຫຼີກລ່ຽງການປະມວນຜົນຫຼັງການປະມວນຜົນທີ່ສັບສົນ. ມັນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງສໍາເລັດຜົນກັບຊິລິກອນໄນໄຕຣດ ແລະ ແພລດຟອມທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນ, ເຊິ່ງບັນລຸແບນວິດຫຼາຍສິບ GHz.

ສະຫຼຸບແລ້ວ, ບົດຄວາມນີ້ໄດ້ກຳນົດແຜນການທາງເທັກໂນໂລຢີຂອງຕົວດັດແປງໄຟຟ້າແສງໂດຍອີງໃສ່ແພລດຟອມ lithium niobate ແບບຟິມບາງ, ຕັ້ງແຕ່ການສະແຫວງຫາໂຄງສ້າງຊ່ອງສັນຍານທີ່ບໍ່ມີການສະທ້ອນທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ ແລະ ແບນວິດຂະໜາດໃຫຍ່, ການສຳຫຼວດໂຄງສ້າງຊ່ອງສັນຍານທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍ, ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງກັບແພລດຟອມໂຟໂຕນິກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນທີ່ເຕີບໃຫຍ່ເຕັມທີ່. ມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າແຮງອັນໃຫຍ່ຫຼວງ ແລະ ຄວາມກ້າວໜ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງຕົວດັດແປງ lithium niobate ແບບຟິມບາງໃນການທຳລາຍຂໍ້ຈຳກັດດ້ານປະສິດທິພາບຂອງຕົວດັດແປງແບບດັ້ງເດີມ ແລະ ບັນລຸການສື່ສານທາງແສງຄວາມໄວສູງ.