ઉચ્ચ સંકલિત પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ ઇલેક્ટ્રો- ic પ્ટિક મોડ્યુલેટર

ઉચ્ચ રેખીયતાવૈકલ્પિક-મોડ્યુલેટરઅને માઇક્રોવેવ ફોટોન એપ્લિકેશન
સંચાર પ્રણાલીઓની વધતી આવશ્યકતાઓ સાથે, સંકેતોની ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતામાં વધુ સુધારો કરવા માટે, લોકો પૂરક ફાયદાઓ પ્રાપ્ત કરવા માટે ફોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનને ફ્યુઝ કરશે, અને માઇક્રોવેવ ફોટોનિક્સનો જન્મ થશે. વીજળીના પ્રકાશમાં રૂપાંતર માટે ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ મોડ્યુલેટરની જરૂર છેમાઇક્રોવેવ ફોટોનિક સિસ્ટમો, અને આ કી પગલું સામાન્ય રીતે આખી સિસ્ટમનું પ્રદર્શન નક્કી કરે છે. ઓપ્ટિકલ ડોમેનમાં રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સિગ્નલનું રૂપાંતર એ એનાલોગ સિગ્નલ પ્રક્રિયા અને સામાન્ય છેવિદ્યુત-મોડ્યુલેટરસ્વાભાવિક ન line નલાઇનરિટી છે, રૂપાંતર પ્રક્રિયામાં ગંભીર સિગ્નલ વિકૃતિ છે. આશરે રેખીય મોડ્યુલેશન પ્રાપ્ત કરવા માટે, મોડ્યુલેટરનો operating પરેટિંગ પોઇન્ટ સામાન્ય રીતે ઓર્થોગોનલ પૂર્વગ્રહ બિંદુ પર ઠીક કરવામાં આવે છે, પરંતુ તે હજી પણ મોડ્યુલેટરની રેખીયતા માટે માઇક્રોવેવ ફોટોન લિંકની આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરી શકતું નથી. ઉચ્ચ રેખીયતાવાળા ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરની તાત્કાલિક જરૂર છે.

સિલિકોન મટિરિયલ્સનું હાઇ-સ્પીડ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ મોડ્યુલેશન સામાન્ય રીતે મફત વાહક પ્લાઝ્મા વિખેરી (એફસીડી) અસર દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. બંને એફસીડી ઇફેક્ટ અને પીએન જંકશન મોડ્યુલેશન નોનલાઇનર છે, જે સિલિકોન મોડ્યુલેટરને લિથિયમ નિઓબેટ મોડ્યુલેટર કરતા ઓછા રેખીય બનાવે છે. લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રી ઉત્તમ પ્રદર્શન કરે છેવૈકલ્પિક મોડ્યુલેશનતેમની pucker અસરને કારણે ગુણધર્મો. તે જ સમયે, લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રીમાં મોટા બેન્ડવિડ્થ, સારી મોડ્યુલેશન લાક્ષણિકતાઓ, ઓછી ખોટ, સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયા સાથે સુસંગતતા, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ મોડ્યુલેટર બનાવવા માટે પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટનો ઉપયોગ લગભગ “ટૂંકી પ્લેટ” ની તુલનામાં પણ છે. પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ (એલએનઓઆઈ) ઇન્સ્યુલેટર પર ઇલેક્ટ્રો- ic પ્ટિક મોડ્યુલેટર એક આશાસ્પદ વિકાસ દિશા બની ગયું છે. પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ મટિરીયલ તૈયારી તકનીક અને વેવગાઇડ એચિંગ ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે, ઉચ્ચ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા અને પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ ઇલેક્ટ્રો- ic પ્ટિક મોડ્યુલેટરનું ઉચ્ચ એકીકરણ આંતરરાષ્ટ્રીય શિક્ષણ અને ઉદ્યોગનું ક્ષેત્ર બની ગયું છે.

પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટની લાક્ષણિકતાઓ
યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ડીએપી એઆર પ્લાનિંગે લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રીનું નીચેનું મૂલ્યાંકન કર્યું છે: જો ઇલેક્ટ્રોનિક ક્રાંતિના કેન્દ્રનું નામ સિલિકોન સામગ્રીના નામ પર રાખવામાં આવ્યું છે જે તેને શક્ય બનાવે છે, તો ફોટોનિક્સ ક્રાંતિનું જન્મસ્થળ લિથિયમ નિઓબેટના નામ પર રાખવામાં આવે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે લિથિયમ નિઓબેટ opt પ્ટિક્સના ક્ષેત્રમાં સિલિકોન સામગ્રીની જેમ, ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ અસર, એકોસ્ટો- opt પ્ટિકલ ઇફેક્ટ, પાઇઝોઇલેક્ટ્રિક ઇફેક્ટ, થર્મોઇલેક્ટ્રિક ઇફેક્ટ અને ફોટોરેફેક્ટિવ ઇફેક્ટને એકીકૃત કરે છે.

Ical પ્ટિકલ ટ્રાન્સમિશન લાક્ષણિકતાઓની દ્રષ્ટિએ, સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવામાં આવતા 1550nm બેન્ડમાં પ્રકાશના શોષણને કારણે INP સામગ્રીમાં સૌથી વધુ -ન-ચિપ ટ્રાન્સમિશન ખોટ છે. એસઆઈઓ 2 અને સિલિકોન નાઇટ્રાઇડમાં શ્રેષ્ઠ ટ્રાન્સમિશન લાક્ષણિકતાઓ છે, અને નુકસાન ~ 0.01 ડીબી/સે.મી.ના સ્તરે પહોંચી શકે છે; હાલમાં, પાતળા-ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ વેવગાઇડનું વેવગાઇડ નુકસાન 0.03 ડીબી/સે.મી.ના સ્તરે પહોંચી શકે છે, અને પાતળા-ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ વેવગાઇડના નુકસાનમાં ભવિષ્યમાં તકનીકી સ્તરના સતત સુધારણા સાથે વધુ ઘટાડો થવાની સંભાવના છે. તેથી, પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રી પ્રકાશસંશ્લેષણ પાથ, શન્ટ અને માઇક્રોરીંગ જેવા નિષ્ક્રિય પ્રકાશ બંધારણો માટે સારું પ્રદર્શન બતાવશે.

પ્રકાશ પે generation ીની દ્રષ્ટિએ, ફક્ત આઈએનપીમાં સીધા પ્રકાશને ઉત્સર્જન કરવાની ક્ષમતા હોય છે; તેથી, માઇક્રોવેવ ફોટોનની અરજી માટે, બેકલોડિંગ વેલ્ડીંગ અથવા એપિટેક્સિયલ ગ્રોથના માર્ગ દ્વારા LNOI આધારિત ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ ચિપ પર INP આધારિત પ્રકાશ સ્રોત રજૂ કરવો જરૂરી છે. પ્રકાશ મોડ્યુલેશનની દ્રષ્ટિએ, ઉપર ભાર મૂકવામાં આવ્યો છે કે પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રી મોટા મોડ્યુલેશન બેન્ડવિડ્થ, નીચલા અર્ધ-તરંગ વોલ્ટેજ અને આઈએનપી અને એસઆઈ કરતા ઓછી ટ્રાન્સમિશન લોસ પ્રાપ્ત કરવી વધુ સરળ છે. તદુપરાંત, પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રીના ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ મોડ્યુલેશનની ઉચ્ચ રેખીયતા બધા માઇક્રોવેવ ફોટોન એપ્લિકેશન માટે જરૂરી છે.

Ical પ્ટિકલ રૂટીંગની દ્રષ્ટિએ, પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રીનો હાઇ સ્પીડ ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ પ્રતિસાદ, એલએનઓઆઈ આધારિત opt પ્ટિકલ સ્વીચને હાઇ-સ્પીડ opt પ્ટિકલ રૂટીંગ સ્વિચિંગ માટે સક્ષમ બનાવે છે, અને આવા હાઇ-સ્પીડ સ્વિચિંગનો વીજ વપરાશ પણ ખૂબ ઓછો છે. ઇન્ટિગ્રેટેડ માઇક્રોવેવ ફોટોન ટેકનોલોજીની લાક્ષણિક એપ્લિકેશન માટે, ically પ્ટિકલી નિયંત્રિત બીમફોર્મિંગ ચિપમાં ઝડપી બીમ સ્કેનીંગની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા હાઇ સ્પીડ સ્વિચ કરવાની ક્ષમતા છે, અને અલ્ટ્રા-લો પાવર વપરાશની લાક્ષણિકતાઓ મોટા પાયે તબક્કાવાર એરે સિસ્ટમની કડક આવશ્યકતાઓને સારી રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે. જોકે આઈએનપી આધારિત opt પ્ટિકલ સ્વીચ હાઇ-સ્પીડ opt પ્ટિકલ પાથ સ્વિચિંગને પણ અનુભવી શકે છે, તે મોટા અવાજ રજૂ કરશે, ખાસ કરીને જ્યારે મલ્ટિલેવલ ઓપ્ટિકલ સ્વીચ કાસ્કેડ કરવામાં આવે છે, ત્યારે અવાજ ગુણાંક ગંભીર રીતે બગડશે. સિલિકોન, એસઆઈઓ 2 અને સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સામગ્રી ફક્ત થર્મો- opt પ્ટિકલ અસર અથવા વાહક વિખેરી નાખવાની અસર દ્વારા ical પ્ટિકલ પાથને સ્વિચ કરી શકે છે, જેમાં ઉચ્ચ વીજ વપરાશ અને ધીમી સ્વિચિંગ ગતિના ગેરફાયદા છે. જ્યારે તબક્કાવાર એરેનું એરે કદ મોટું હોય, ત્યારે તે વીજ વપરાશની આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરી શકતું નથી.

ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફિકેશનની દ્રષ્ટિએ, આસેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (સોઆ) આઈએનપીના આધારે વ્યાપારી ઉપયોગ માટે પરિપક્વ છે, પરંતુ તેમાં ઉચ્ચ અવાજ ગુણાંક અને ઓછા સંતૃપ્તિ આઉટપુટ પાવરના ગેરફાયદા છે, જે માઇક્રોવેવ ફોટોનનો ઉપયોગ કરવા માટે અનુકૂળ નથી. સામયિક સક્રિયકરણ અને vers લટુંના આધારે પાતળા-ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ વેવગાઇડની પેરામેટ્રિક એમ્પ્લીફિકેશન પ્રક્રિયા ઓછી અવાજ અને ઉચ્ચ પાવર ઓન-ચિપ opt પ્ટિકલ એમ્પ્લીફિકેશન પ્રાપ્ત કરી શકે છે, જે ઓન-ચિપ opt પ્ટિકલ એમ્પ્લીફિકેશન માટે ઇન્ટિગ્રેટેડ માઇક્રોવેવ ફોટોન ટેકનોલોજીની આવશ્યકતાઓને સારી રીતે પૂર્ણ કરી શકે છે.

પ્રકાશ તપાસની દ્રષ્ટિએ, પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટમાં 1550 એનએમ બેન્ડમાં પ્રકાશ માટે સારી ટ્રાન્સમિશન લાક્ષણિકતાઓ છે. ફોટોઇલેક્ટ્રિક રૂપાંતરનું કાર્ય અનુભૂતિ કરી શકાતું નથી, તેથી ચિપ પર ફોટોઇલેક્ટ્રિક રૂપાંતરની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે માઇક્રોવેવ ફોટોન એપ્લિકેશન માટે. બેકલોડિંગ વેલ્ડીંગ અથવા એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ દ્વારા એલએનઓઆઈ આધારિત ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ ચિપ્સ પર આઈએનજીએએસ અથવા જી-સી ડિટેક્શન એકમો રજૂ કરવાની જરૂર છે. Ical પ્ટિકલ ફાઇબર સાથે જોડાણની દ્રષ્ટિએ, કારણ કે opt પ્ટિકલ ફાઇબર પોતે એસઆઈઓ 2 સામગ્રી છે, એસઆઈઓ 2 વેવગાઇડના મોડ ફીલ્ડમાં opt પ્ટિકલ ફાઇબરના મોડ ફીલ્ડ સાથે સૌથી વધુ મેચિંગ ડિગ્રી છે, અને કપ્લિંગ સૌથી અનુકૂળ છે. પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટના મજબૂત પ્રતિબંધિત વેવગાઇડનો મોડ ફીલ્ડ વ્યાસ લગભગ 1μm છે, જે opt પ્ટિકલ ફાઇબરના મોડ ક્ષેત્રથી તદ્દન અલગ છે, તેથી ical પ્ટિકલ ફાઇબરના મોડ ક્ષેત્રને મેચ કરવા માટે યોગ્ય મોડ સ્પોટ ટ્રાન્સફોર્મેશન હાથ ધરવું આવશ્યક છે.

એકીકરણની દ્રષ્ટિએ, વિવિધ સામગ્રીમાં ઉચ્ચ એકીકરણની સંભાવના છે કે કેમ તે મુખ્યત્વે વેવગાઇડ (વેવગાઇડ મોડ ક્ષેત્રની મર્યાદાથી પ્રભાવિત) ના બેન્ડિંગ ત્રિજ્યા પર આધારિત છે. મજબૂત પ્રતિબંધિત વેવગાઇડ નાના બેન્ડિંગ ત્રિજ્યાને મંજૂરી આપે છે, જે ઉચ્ચ એકીકરણની અનુભૂતિ માટે વધુ અનુકૂળ છે. તેથી, પાતળા-ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ વેવગાઇડ્સમાં ઉચ્ચ એકીકરણ પ્રાપ્ત કરવાની સંભાવના છે. તેથી, પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટનો દેખાવ લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રીને ખરેખર ical પ્ટિકલ "સિલિકોન" ની ભૂમિકા ભજવવાનું શક્ય બનાવે છે. માઇક્રોવેવ ફોટોનની એપ્લિકેશન માટે, પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટના ફાયદા વધુ સ્પષ્ટ છે.