થિન ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ ઇલેક્ટ્રો ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરની રચના અને કામગીરીનો પરિચય

ની રચના અને કામગીરીનો પરિચયપાતળી ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ ઇલેક્ટ્રો ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર
An ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરપાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટના વિવિધ માળખાં, તરંગલંબાઇ અને પ્લેટફોર્મ પર આધારિત, અને વિવિધ પ્રકારના વ્યાપક પ્રદર્શન સરખામણીEOM મોડ્યુલેટર, તેમજ સંશોધન અને એપ્લિકેશનનું વિશ્લેષણપાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ મોડ્યુલેટરઅન્ય ક્ષેત્રોમાં.

1. નોન-રેઝોનન્ટ કેવિટી થિન ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ મોડ્યુલેટર
આ પ્રકારનું મોડ્યુલેટર લિથિયમ નિયોબેટ ક્રિસ્ટલના ઉત્તમ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક અસર પર આધારિત છે અને હાઇ-સ્પીડ અને લાંબા-અંતરના ઓપ્ટિકલ સંચાર પ્રાપ્ત કરવા માટે એક મુખ્ય ઉપકરણ છે. ત્રણ મુખ્ય માળખાં છે:
૧.૧ ટ્રાવેલિંગ વેવ ઇલેક્ટ્રોડ MZI મોડ્યુલેટર: આ સૌથી લાક્ષણિક ડિઝાઇન છે. હાર્વર્ડ યુનિવર્સિટીના લોન č ar સંશોધન જૂથે સૌપ્રથમ 2018 માં ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સંસ્કરણ પ્રાપ્ત કર્યું, જેમાં ક્વાર્ટઝ સબસ્ટ્રેટ (ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ પરંતુ સિલિકોન-આધારિત સાથે અસંગત) પર આધારિત કેપેસિટીવ લોડિંગ અને સબસ્ટ્રેટ હોલોઇંગ પર આધારિત સિલિકોન-આધારિત સુસંગતતા સહિત સુધારાઓ શામેલ હતા, જે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ (>67 GHz) અને હાઇ-સ્પીડ સિગ્નલ (જેમ કે 112 Gbit/s PAM4) ટ્રાન્સમિશન પ્રાપ્ત કરે છે.
૧.૨ ફોલ્ડિંગ MZI મોડ્યુલેટર: ઉપકરણનું કદ ટૂંકું કરવા અને QSFP-DD જેવા કોમ્પેક્ટ મોડ્યુલોને અનુકૂલન કરવા માટે, ધ્રુવીકરણ સારવાર, ક્રોસ વેવગાઇડ અથવા ઇન્વર્ટેડ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર ઇલેક્ટ્રોડ્સનો ઉપયોગ ઉપકરણની લંબાઈ અડધી કરવા અને 60 GHz ની બેન્ડવિડ્થ પ્રાપ્ત કરવા માટે કરવામાં આવે છે.
૧.૩ સિંગલ/ડ્યુઅલ પોલરાઇઝેશન કોહેરન્ટ ઓર્થોગોનલ (IQ) મોડ્યુલેટર: ટ્રાન્સમિશન રેટ વધારવા માટે હાઇ-ઓર્ડર મોડ્યુલેશન ફોર્મેટનો ઉપયોગ કરે છે. સન યાટ સેન યુનિવર્સિટીના કાઈ રિસર્ચ ગ્રુપે 2020 માં પ્રથમ ઓન-ચિપ સિંગલ પોલરાઇઝેશન IQ મોડ્યુલેટર હાંસલ કર્યું. ભવિષ્યમાં વિકસાવવામાં આવેલ ડ્યુઅલ પોલરાઇઝેશન IQ મોડ્યુલેટર વધુ સારું પ્રદર્શન ધરાવે છે, અને ક્વાર્ટઝ સબસ્ટ્રેટ પર આધારિત સંસ્કરણે 1.96 Tbit/s નો સિંગલ વેવલેન્થ ટ્રાન્સમિશન રેટ રેકોર્ડ બનાવ્યો છે.

2. રેઝોનન્ટ કેવિટી પ્રકારનું પાતળું-ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ મોડ્યુલેટર
અલ્ટ્રા સ્મોલ અને લાર્જ બેન્ડવિડ્થ મોડ્યુલેટર પ્રાપ્ત કરવા માટે, વિવિધ રેઝોનન્ટ કેવિટી સ્ટ્રક્ચર્સ ઉપલબ્ધ છે:
2.1ફોટોનિક ક્રિસ્ટલ (પીસી) અને માઇક્રો રિંગ મોડ્યુલેટર: રોચેસ્ટર યુનિવર્સિટી ખાતે લિનના સંશોધન જૂથે પ્રથમ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ફોટોનિક ક્રિસ્ટલ મોડ્યુલેટર વિકસાવ્યું છે. આ ઉપરાંત, સિલિકોન લિથિયમ નિયોબેટ હેટેરોજેનિઅસ ઇન્ટિગ્રેશન અને હોમોજેનિઅસ ઇન્ટિગ્રેશન પર આધારિત માઇક્રો રિંગ મોડ્યુલેટર પણ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા છે, જે અનેક GHz ની બેન્ડવિડ્થ પ્રાપ્ત કરે છે.
2.2બ્રેગ ગ્રેટિંગ રેઝોનન્ટ કેવિટી મોડ્યુલેટર: ફેબ્રી પેરોટ (FP) કેવિટી, વેવગાઇડ બ્રેગ ગ્રેટિંગ (WBG), અને સ્લો લાઇટ (SL) મોડ્યુલેટર સહિત. આ માળખાં કદ, પ્રક્રિયા સહિષ્ણુતા અને કામગીરીને સંતુલિત કરવા માટે રચાયેલ છે, ઉદાહરણ તરીકે, 2 × 2 FP રેઝોનન્ટ કેવિટી મોડ્યુલેટર 110 GHz થી વધુ અલ્ટ્રા લાર્જ બેન્ડવિડ્થ પ્રાપ્ત કરે છે. કમ્પલ્ડ બ્રેગ ગ્રેટિંગ પર આધારિત સ્લો લાઇટ મોડ્યુલેટર કાર્યકારી બેન્ડવિડ્થ શ્રેણીને વિસ્તૃત કરે છે.

3. વિજાતીય સંકલિત પાતળી ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ મોડ્યુલેટર
સિલિકોન-આધારિત પ્લેટફોર્મ પર CMOS ટેકનોલોજીની સુસંગતતાને લિથિયમ નિયોબેટના ઉત્તમ મોડ્યુલેશન પ્રદર્શન સાથે જોડવા માટે ત્રણ મુખ્ય એકીકરણ પદ્ધતિઓ છે:
૩.૧ બોન્ડ પ્રકારનું વિજાતીય સંકલન: બેન્ઝોસાયક્લોબ્યુટીન (BCB) અથવા સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ સાથે સીધા બંધન દ્વારા, પાતળી ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટને સિલિકોન અથવા સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ પ્લેટફોર્મ પર સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે, જે વેફર સ્તર, ઉચ્ચ તાપમાન સ્થિર સંકલન પ્રાપ્ત કરે છે. મોડ્યુલેટર ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ (>70 GHz, 110 GHz થી પણ વધુ) અને હાઇ-સ્પીડ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન ક્ષમતા દર્શાવે છે.
૩.૨ ડિપોઝિશન વેવગાઇડ મટીરીયલ હેટેરોજેનિઅસ ઇન્ટિગ્રેશન: લોડ વેવગાઇડ તરીકે પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ પર સિલિકોન અથવા સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ જમા કરવાથી પણ કાર્યક્ષમ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેશન પ્રાપ્ત થાય છે.
૩.૩માઈક્રો ટ્રાન્સફર પ્રિન્ટિંગ (μ TP) હેટેરોજેનિઅસ ઈન્ટિગ્રેશન: આ એક એવી ટેકનોલોજી છે જેનો ઉપયોગ મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે થવાની અપેક્ષા છે, જે જટિલ પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગને ટાળીને, ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા સાધનો દ્વારા પ્રિફેબ્રિકેટેડ ફંક્શનલ ડિવાઇસને ટાર્ગેટ ચિપ્સમાં ટ્રાન્સફર કરે છે. તેને સિલિકોન નાઈટ્રાઈડ અને સિલિકોન-આધારિત પ્લેટફોર્મ પર સફળતાપૂર્વક લાગુ કરવામાં આવ્યું છે, જેનાથી દસ ગીગાહર્ટ્ઝની બેન્ડવિડ્થ પ્રાપ્ત થાય છે.

સારાંશમાં, આ લેખ પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ પ્લેટફોર્મ પર આધારિત ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર્સના ટેકનોલોજીકલ રોડમેપની વ્યવસ્થિત રૂપરેખા આપે છે, જેમાં ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અને મોટી બેન્ડવિડ્થ નોન-રેઝોનન્ટ કેવિટી સ્ટ્રક્ચર્સનો અભ્યાસ, લઘુચિત્ર રેઝોનન્ટ કેવિટી સ્ટ્રક્ચર્સનું અન્વેષણ અને પરિપક્વ સિલિકોન-આધારિત ફોટોનિક પ્લેટફોર્મ્સ સાથે સંકલનનો સમાવેશ થાય છે. તે પરંપરાગત મોડ્યુલેટર્સના પ્રદર્શન અવરોધને તોડીને અને હાઇ-સ્પીડ ઓપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશન પ્રાપ્ત કરવામાં પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ મોડ્યુલેટર્સની પ્રચંડ સંભાવના અને સતત પ્રગતિ દર્શાવે છે.