ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટરના સૌથી મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મોમાંની એક તેની મોડ્યુલેશન સ્પીડ અથવા બેન્ડવિડ્થ છે, જે ઓછામાં ઓછી ઉપલબ્ધ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ જેટલી ઝડપી હોવી જોઈએ. 90 nm સિલિકોન ટેકનોલોજીમાં 100 GHz થી વધુ ટ્રાન્ઝિટ ફ્રીક્વન્સી ધરાવતા ટ્રાન્ઝિસ્ટર પહેલાથી જ દર્શાવવામાં આવ્યા છે, અને લઘુત્તમ ફીચર કદ [1] ઘટતાં ઝડપ વધુ વધશે. જોકે, હાલના સિલિકોન-આધારિત મોડ્યુલેટરની બેન્ડવિડ્થ મર્યાદિત છે. સિલિકોનમાં તેની સેન્ટ્રો-સિમેટ્રિક સ્ફટિકીય રચનાને કારણે χ(2)-નોનલાઇનરિટી નથી. સ્ટ્રેઇન્ડ સિલિકોનનો ઉપયોગ પહેલાથી જ રસપ્રદ પરિણામો તરફ દોરી ગયો છે [2], પરંતુ નોનલાઇનરિટી હજુ સુધી વ્યવહારુ ઉપકરણો માટે મંજૂરી આપતી નથી. તેથી, અત્યાધુનિક સિલિકોન ફોટોનિક મોડ્યુલેટર હજુ પણ pn અથવા પિન જંકશન [3–5] માં ફ્રી-કેરિયર ડિસ્પરશન પર આધાર રાખે છે. ફોરવર્ડ બાયસ્ડ જંકશન VπL = 0.36 V mm જેટલા ઓછા વોલ્ટેજ-લેન્થ પ્રોડક્ટ પ્રદર્શિત કરતા દર્શાવવામાં આવ્યા છે, પરંતુ લઘુમતી કેરિયર્સની ગતિશીલતા દ્વારા મોડ્યુલેશન ઝડપ મર્યાદિત છે. છતાં, વિદ્યુત સંકેત [4] ના પૂર્વ-ભારની મદદથી 10 Gbit/s ના ડેટા દર ઉત્પન્ન કરવામાં આવ્યા છે. તેના બદલે રિવર્સ બાયસ્ડ જંકશનનો ઉપયોગ કરીને, બેન્ડવિડ્થ લગભગ 30 GHz [5,6] સુધી વધારવામાં આવી છે, પરંતુ વોલ્ટેજ લંબાઈ ઉત્પાદન VπL = 40 V mm સુધી વધી ગયું છે. કમનસીબે, આવા પ્લાઝ્મા ઇફેક્ટ ફેઝ મોડ્યુલેટર અનિચ્છનીય તીવ્રતા મોડ્યુલેશન પણ ઉત્પન્ન કરે છે [7], અને તેઓ લાગુ વોલ્ટેજને બિન-રેખીય રીતે પ્રતિભાવ આપે છે. જોકે, QAM જેવા અદ્યતન મોડ્યુલેશન ફોર્મેટને રેખીય પ્રતિભાવ અને શુદ્ધ ફેઝ મોડ્યુલેશનની જરૂર પડે છે, જે ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક અસર (પોકેલ્સ ઇફેક્ટ [8]) ના શોષણને ખાસ કરીને ઇચ્છનીય બનાવે છે.
2. SOH અભિગમ
તાજેતરમાં, સિલિકોન-ઓર્ગેનિક હાઇબ્રિડ (SOH) અભિગમ સૂચવવામાં આવ્યો છે [9–12]. SOH મોડ્યુલેટરનું ઉદાહરણ આકૃતિ 1(a) માં બતાવવામાં આવ્યું છે. તેમાં ઓપ્ટિકલ ફિલ્ડને માર્ગદર્શન આપતી સ્લોટ વેવગાઇડ અને બે સિલિકોન સ્ટ્રીપ્સનો સમાવેશ થાય છે જે ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડને મેટાલિક ઇલેક્ટ્રોડ્સ સાથે ઇલેક્ટ્રિકલી જોડે છે. ઓપ્ટિકલ નુકસાન ટાળવા માટે ઇલેક્ટ્રોડ્સ ઓપ્ટિકલ મોડલ ફિલ્ડની બહાર સ્થિત છે [13], આકૃતિ 1(b). ઉપકરણ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક કાર્બનિક સામગ્રીથી કોટેડ છે જે સ્લોટને એકસરખી રીતે ભરે છે. મોડ્યુલેટિંગ વોલ્ટેજ મેટાલિક ઇલેક્ટ્રિકલ વેવગાઇડ દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે અને વાહક સિલિકોન સ્ટ્રીપ્સને કારણે સ્લોટમાં નીચે પડી જાય છે. પરિણામી ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ પછી અલ્ટ્રા-ફાસ્ટ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક અસર દ્વારા સ્લોટમાં રીફ્રેક્શનના સૂચકાંકમાં ફેરફાર કરે છે. સ્લોટની પહોળાઈ 100 nm ના ક્રમમાં હોવાથી, થોડા વોલ્ટ ખૂબ જ મજબૂત મોડ્યુલેટિંગ ફીલ્ડ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે પૂરતા છે જે મોટાભાગની સામગ્રીની ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાતના તીવ્રતાના ક્રમમાં હોય છે. આ રચનામાં ઉચ્ચ મોડ્યુલેશન કાર્યક્ષમતા છે કારણ કે મોડ્યુલેટિંગ અને ઓપ્ટિકલ ક્ષેત્રો બંને સ્લોટની અંદર કેન્દ્રિત છે, આકૃતિ 1(b) [14]. ખરેખર, સબ-વોલ્ટ ઓપરેશન [11] સાથે SOH મોડ્યુલેટરના પ્રથમ અમલીકરણો પહેલાથી જ દર્શાવવામાં આવ્યા છે, અને 40 GHz સુધીના સાઇનસૉઇડલ મોડ્યુલેશનનું પ્રદર્શન કરવામાં આવ્યું હતું [15,16]. જો કે, લો-વોલ્ટેજ હાઇ-સ્પીડ SOH મોડ્યુલેટર બનાવવામાં પડકાર એ છે કે એક ઉચ્ચ વાહક કનેક્ટિંગ સ્ટ્રીપ બનાવવી. સમકક્ષ સર્કિટમાં સ્લોટને કેપેસિટર C દ્વારા અને વાહક સ્ટ્રીપ્સને રેઝિસ્ટર R દ્વારા રજૂ કરી શકાય છે, આકૃતિ 1(b). અનુરૂપ RC સમય સ્થિરાંક ઉપકરણની બેન્ડવિડ્થ નક્કી કરે છે [10,14,17,18]. પ્રતિકાર R ઘટાડવા માટે, સિલિકોન સ્ટ્રીપ્સને ડોપ કરવાનું સૂચન કરવામાં આવ્યું છે [10,14]. જ્યારે ડોપિંગ સિલિકોન સ્ટ્રીપ્સની વાહકતા વધારે છે (અને તેથી ઓપ્ટિકલ નુકસાનમાં વધારો કરે છે), ત્યારે વધારાનો નુકસાન દંડ ચૂકવવામાં આવે છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન ગતિશીલતા અશુદ્ધિ સ્કેટરિંગ [10,14,19] દ્વારા ક્ષતિગ્રસ્ત થાય છે. વધુમાં, તાજેતરના ફેબ્રિકેશન પ્રયાસોમાં અણધારી રીતે ઓછી વાહકતા જોવા મળી.
ચીનના "સિલિકોન વેલી" - બેઇજિંગ ઝોંગગુઆનકુનમાં સ્થિત બેઇજિંગ રોફિયા ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ કંપની લિમિટેડ, એક ઉચ્ચ-તકનીકી સાહસ છે જે સ્થાનિક અને વિદેશી સંશોધન સંસ્થાઓ, સંશોધન સંસ્થાઓ, યુનિવર્સિટીઓ અને એન્ટરપ્રાઇઝ વૈજ્ઞાનિક સંશોધન કર્મચારીઓને સેવા આપવા માટે સમર્પિત છે. અમારી કંપની મુખ્યત્વે સ્વતંત્ર સંશોધન અને વિકાસ, ડિઝાઇન, ઉત્પાદન, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદનોના વેચાણમાં રોકાયેલી છે અને વૈજ્ઞાનિક સંશોધકો અને ઔદ્યોગિક ઇજનેરો માટે નવીન ઉકેલો અને વ્યાવસાયિક, વ્યક્તિગત સેવાઓ પ્રદાન કરે છે. વર્ષોથી સ્વતંત્ર નવીનતા પછી, તેણે ફોટોઇલેક્ટ્રિક ઉત્પાદનોની એક સમૃદ્ધ અને સંપૂર્ણ શ્રેણી બનાવી છે, જેનો વ્યાપકપણે મ્યુનિસિપલ, લશ્કરી, પરિવહન, ઇલેક્ટ્રિક પાવર, ફાઇનાન્સ, શિક્ષણ, તબીબી અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગ થાય છે.
અમે તમારા સહયોગની રાહ જોઈ રહ્યા છીએ!
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-29-2023