પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરની સંશોધન પ્રગતિ

સંશોધન પ્રગતિપાતળી ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર

ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર એ ઓપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ અને માઇક્રોવેવ ફોટોનિક સિસ્ટમનું મુખ્ય ઉપકરણ છે. તે લાગુ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા થતા સામગ્રીના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને બદલીને મુક્ત જગ્યા અથવા ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડમાં ફેલાતા પ્રકાશને નિયંત્રિત કરે છે. પરંપરાગત લિથિયમ નિયોબેટઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટરઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ સામગ્રી તરીકે બલ્ક લિથિયમ નિયોબેટ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે. સિંગલ ક્રિસ્ટલ લિથિયમ નિયોબેટ સામગ્રીને સ્થાનિક રીતે ડોપ કરવામાં આવે છે જેથી ટાઇટેનિયમ પ્રસરણ અથવા પ્રોટોન વિનિમય પ્રક્રિયા દ્વારા વેવગાઇડ બનાવવામાં આવે. કોર લેયર અને ક્લેડીંગ લેયર વચ્ચે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તફાવત ખૂબ જ નાનો હોય છે, અને વેવગાઇડમાં પ્રકાશ ક્ષેત્ર સાથે નબળી બંધન ક્ષમતા હોય છે. પેકેજ્ડ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરની કુલ લંબાઈ સામાન્ય રીતે 5~10 સેમી હોય છે.

લિથિયમ નિયોબેટ ઓન ઇન્સ્યુલેટર (LNOI) ટેકનોલોજી લિથિયમ નિયોબેટ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરના મોટા કદની સમસ્યાને ઉકેલવા માટે અસરકારક રીત પૂરી પાડે છે. વેવગાઇડ કોર લેયર અને ક્લેડીંગ લેયર વચ્ચે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તફાવત 0.7 સુધીનો છે, જે વેવગાઇડની ઓપ્ટિકલ મોડ બંધન ક્ષમતા અને ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ નિયમન અસરને મોટા પ્રમાણમાં વધારે છે, અને ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટરના ક્ષેત્રમાં એક સંશોધન હોટસ્પોટ બની ગયું છે.

માઇક્રો-મશીનિંગ ટેકનોલોજીની પ્રગતિને કારણે, LNOI પ્લેટફોર્મ પર આધારિત ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરના વિકાસમાં ઝડપી પ્રગતિ થઈ છે, જે વધુ કોમ્પેક્ટ કદ અને કામગીરીમાં સતત સુધારો દર્શાવે છે. ઉપયોગમાં લેવાતા વેવગાઇડ માળખા અનુસાર, લાક્ષણિક પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર સીધા જ એચ્ડ વેવગાઇડ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર છે, લોડેડ હાઇબ્રિડવેવગાઇડ મોડ્યુલેટરઅને હાઇબ્રિડ સિલિકોન ઇન્ટિગ્રેટેડ વેવગાઇડ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર.

હાલમાં, ડ્રાય એચિંગ પ્રક્રિયામાં સુધારો થિન ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ વેવગાઇડના નુકસાનને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે, રિજ લોડિંગ પદ્ધતિ ઉચ્ચ એચિંગ પ્રક્રિયાની મુશ્કેલીની સમસ્યાને હલ કરે છે, અને 1 V કરતા ઓછા હાફ વેવના વોલ્ટેજ સાથે લિથિયમ નિયોબેટ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરને સાકાર કર્યો છે, અને પરિપક્વ SOI ટેકનોલોજી સાથેનું સંયોજન ફોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન હાઇબ્રિડ એકીકરણના વલણને અનુરૂપ છે. થિન ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ ટેકનોલોજીમાં ઓછા નુકસાન, નાના કદ અને મોટી બેન્ડવિડ્થ સાથે ચિપ પર સંકલિત ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટરને સાકાર કરવામાં ફાયદા છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, એવું અનુમાન કરવામાં આવે છે કે 3mm થિન ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ પુશ-પુલM⁃Z મોડ્યુલેટર3dB ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ બેન્ડવિડ્થ 400 GHz સુધી પહોંચી શકે છે, અને પ્રાયોગિક રીતે તૈયાર કરાયેલ પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ મોડ્યુલેટરની બેન્ડવિડ્થ 100 GHz થી થોડી વધુ હોવાનું નોંધાયું છે, જે હજુ પણ સૈદ્ધાંતિક ઉપલી મર્યાદાથી દૂર છે. મૂળભૂત માળખાકીય પરિમાણોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને લાવવામાં આવેલ સુધારો મર્યાદિત છે. ભવિષ્યમાં, નવા મિકેનિઝમ્સ અને સ્ટ્રક્ચર્સનું અન્વેષણ કરવાના દ્રષ્ટિકોણથી, જેમ કે સ્ટાન્ડર્ડ કોપ્લાનર વેવગાઇડ ઇલેક્ટ્રોડને સેગમેન્ટેડ માઇક્રોવેવ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે ડિઝાઇન કરવું, મોડ્યુલેટરનું પ્રદર્શન વધુ સુધારી શકાય છે.

વધુમાં, લેસર, ડિટેક્ટર અને અન્ય ઉપકરણો સાથે સંકલિત મોડ્યુલેટર ચિપ પેકેજિંગ અને ઓન-ચિપ વિજાતીય એકીકરણની અનુભૂતિ એ પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ મોડ્યુલેટરના ભાવિ વિકાસ માટે એક તક અને પડકાર બંને છે. પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર માઇક્રોવેવ ફોટોન, ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વધુ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવશે.