પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રી અને પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ મોડ્યુલેટર

ઇન્ટિગ્રેટેડ માઇક્રોવેવ ફોટોન ટેકનોલોજીમાં પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટના ફાયદા અને મહત્વ

માઇક્રોવેવ ફોટોન ટેકનોલોજીમોટા વર્કિંગ બેન્ડવિડ્થ, મજબૂત સમાંતર પ્રક્રિયા ક્ષમતા અને ઓછી ટ્રાન્સમિશન નુકસાનના ફાયદા છે, જેમાં પરંપરાગત માઇક્રોવેવ સિસ્ટમની તકનીકી અવરોધને તોડવાની અને રડાર, ઇલેક્ટ્રોનિક યુદ્ધ, સંદેશાવ્યવહાર અને માપન અને નિયંત્રણ જેવા લશ્કરી ઇલેક્ટ્રોનિક માહિતી ઉપકરણોની કામગીરીમાં સુધારો કરવાની સંભાવના છે. જો કે, સ્વતંત્ર ઉપકરણો પર આધારિત માઇક્રોવેવ ફોટોન સિસ્ટમમાં કેટલીક સમસ્યાઓ છે જેમ કે મોટા પ્રમાણમાં, ભારે વજન અને નબળી સ્થિરતા, જે સ્પેસબોર્ન અને એરબોર્ન પ્લેટફોર્મમાં માઇક્રોવેવ ફોટોન ટેકનોલોજીની એપ્લિકેશનને ગંભીરતાથી પ્રતિબંધિત કરે છે. તેથી, લશ્કરી ઇલેક્ટ્રોનિક ઇન્ફર્મેશન સિસ્ટમમાં માઇક્રોવેવ ફોટોનની એપ્લિકેશનને તોડવા અને માઇક્રોવેવ ફોટોન ટેકનોલોજીના ફાયદાઓને સંપૂર્ણ રમત આપવા માટે ઇન્ટિગ્રેટેડ માઇક્રોવેવ ફોટોન ટેકનોલોજી એક મહત્વપૂર્ણ ટેકો બની રહી છે.

હાલમાં, એસઆઈ-આધારિત ફોટોનિક એકીકરણ તકનીક અને આઈએનપી-આધારિત ફોટોનિક એકીકરણ તકનીક opt પ્ટિકલ કમ્યુનિકેશનના ક્ષેત્રમાં વર્ષોના વિકાસ પછી વધુને વધુ પરિપક્વ થઈ ગઈ છે, અને ઘણા બધા ઉત્પાદનો બજારમાં મૂકવામાં આવ્યા છે. જો કે, માઇક્રોવેવ ફોટોનની એપ્લિકેશન માટે, આ બે પ્રકારની ફોટોન એકીકરણ તકનીકોમાં કેટલીક સમસ્યાઓ છે: ઉદાહરણ તરીકે, એસઆઈ મોડ્યુલેટર અને આઈએનપી મોડ્યુલેટરનો નોનલાઇનર ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ ગુણાંક, માઇક્રોવેવ ફોટોન તકનીક દ્વારા અનુસરવામાં આવેલી ઉચ્ચ રેખીયતા અને મોટી ગતિશીલ લાક્ષણિકતાઓની વિરુદ્ધ છે; ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોન opt પ્ટિકલ સ્વીચ જે opt પ્ટિકલ પાથ સ્વિચિંગને અનુભૂતિ કરે છે, પછી ભલે તે થર્મલ- opt પ્ટિકલ અસર, પાઇઝોઇલેક્ટ્રિક અસર, અથવા કેરીઅર ઇન્જેક્શન વિખેરી નાખવાની અસરના આધારે, ધીમી સ્વિચિંગ સ્પીડ, પાવર વપરાશ અને હીટ વપરાશની સમસ્યાઓ ધરાવે છે, જે ઝડપી બીમ સ્કેન અને મોટા એરે સ્કેલ માઇક્રોવેવ ફોટોન અરજીઓને પૂર્ણ કરી શકતી નથી.

લિથિયમ નિઓબેટ હંમેશાં હાઇ સ્પીડ માટે પ્રથમ પસંદગી રહી છેવૈકલ્પિક મોડ્યુલેશનસામગ્રી તેની ઉત્તમ રેખીય ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક અસરને કારણે. જો કે, પરંપરાગત લિથિયમ નિઓબેટવૈકલ્પિક મોડ્યુલેટરવિશાળ લિથિયમ નિઓબેટ ક્રિસ્ટલ સામગ્રીથી બનેલું છે, અને ઉપકરણનું કદ ખૂબ મોટું છે, જે એકીકૃત માઇક્રોવેવ ફોટોન તકનીકની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતું નથી. રેખીય ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ ગુણાંક સાથે લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રીને કેવી રીતે એકીકૃત માઇક્રોવેવ ફોટોન ટેકનોલોજી સિસ્ટમમાં એકીકૃત કરવી તે સંબંધિત સંશોધકોનું લક્ષ્ય બની ગયું છે. 2018 માં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સની હાર્વર્ડ યુનિવર્સિટીની એક સંશોધન ટીમે સૌ પ્રથમ પ્રકૃતિમાં પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ પર આધારિત ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેશન ટેકનોલોજીની જાણ કરી, કારણ કે તકનીકીમાં ઉચ્ચ એકીકરણ, મોટા ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ મોડ્યુલેશન બેન્ડવિડ્થ, અને ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ ઇફેક્ટની ઉચ્ચ રેખીયતા, એકવાર શરૂ કરવામાં આવી હતી, તે તરત જ ફોટોનિક અને માઇક્ર on ોનિક ઇન્ટિગ્રેશનના ક્ષેત્રના ક્ષેત્રમાં. માઇક્રોવેવ ફોટોન એપ્લિકેશનના પરિપ્રેક્ષ્યથી, આ કાગળ માઇક્રોવેવ ફોટોન ટેકનોલોજીના વિકાસ પર પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ પર આધારિત ફોટોન એકીકરણ તકનીકના પ્રભાવ અને મહત્વની સમીક્ષા કરે છે.

પાતળી ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રી અને પાતળી ફિલ્મલિથિયમ નિઓબેટ મોડ્યુલેટર
તાજેતરના બે વર્ષોમાં, લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રીનો એક નવો પ્રકાર ઉભરી આવ્યો છે, એટલે કે, લિથિયમ નિઓબેટ ફિલ્મ "આયન કાપીને" ની પદ્ધતિ દ્વારા વિશાળ લિથિયમ નિઓબેટ ક્રિસ્ટલથી એક્સ્ફોલિએટ કરવામાં આવી છે અને એલએનઓઆઈ (લિન્બો 3-ઓન-ઇન્સ્યુલેટર) સામગ્રી [5] ની રચના કરવા માટે સિલિકા બફર લેયર સાથે સી વેફર સાથે બંધાયેલ છે. 100 થી વધુ નેનોમીટરની height ંચાઇવાળા રિજ વેવગાઇડ્સને પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ મટિરિયલ્સ પર optim પ્ટિમાઇઝ ડ્રાય એચિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા બંધાયેલ હોઈ શકે છે, અને રચાયેલા વેવગાઇડ્સનો અસરકારક રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તફાવત 0.8 કરતા વધુ પહોંચી શકે છે (પરંપરાગત લિથિયમ નિઓબેટ વેવગાઇડ્સના પરિશ્રમના પરિભ્રમણના પરિશ્રમના પરિણામે, તે સરળ બનાવટ સાથે સંકળાયેલ છે. મોડ્યુલેટર ડિઝાઇન કરતી વખતે માઇક્રોવેવ ફીલ્ડ. આમ, ટૂંકી લંબાઈમાં નીચલા અર્ધ-તરંગ વોલ્ટેજ અને મોટા મોડ્યુલેશન બેન્ડવિડ્થ પ્રાપ્ત કરવાનું ફાયદાકારક છે.

ઓછી ખોટનો દેખાવ લિથિયમ નિઓબેટ સબમિક્રોન વેવગાઇડ પરંપરાગત લિથિયમ નિઓબેટ ઇલેક્ટ્રો- ic પ્ટિક મોડ્યુલેટરના ઉચ્ચ ડ્રાઇવિંગ વોલ્ટેજની અવરોધ તોડે છે. ઇલેક્ટ્રોડ અંતર ઘટાડીને ~ 5 μm કરી શકાય છે, અને ઇલેક્ટ્રિક ફીલ્ડ અને opt પ્ટિકલ મોડ ક્ષેત્ર વચ્ચેનો ઓવરલેપ મોટા પ્રમાણમાં વધી ગયો છે, અને Vπ · l 20 વી · સે.મી.થી વધુનો ઘટીને 2.8 વી · સે.મી. તેથી, સમાન અર્ધ-તરંગ વોલ્ટેજ હેઠળ, પરંપરાગત મોડ્યુલેટરની તુલનામાં ઉપકરણની લંબાઈમાં મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડો કરી શકાય છે. તે જ સમયે, આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, મુસાફરી તરંગ ઇલેક્ટ્રોડની પહોળાઈ, જાડાઈ અને અંતરાલના પરિમાણોને izing પ્ટિમાઇઝ કર્યા પછી, મોડ્યુલેટર 100 ગીગાહર્ટ્ઝથી વધુ અલ્ટ્રા-હાઇ મોડ્યુલેશન બેન્ડવિડ્થની ક્ષમતા ધરાવે છે.

ફિગ .1 （એ） ગણતરી કરેલ મોડ વિતરણ અને （બી l એલએન વેવગાઇડના ક્રોસ-સેક્શનની છબી

ફિગ .2 （એ） વેવગાઇડ અને ઇલેક્ટ્રોડ સ્ટ્રક્ચર અને （બી） એલએન મોડ્યુલેટરનું કોરપ્લેટ

પરંપરાગત લિથિયમ નિઓબેટ કમર્શિયલ મોડ્યુલેટર, સિલિકોન-આધારિત મોડ્યુલેટર અને ઇન્ડિયમ ફોસ્ફાઇડ (આઈએનપી) મોડ્યુલેટર અને અન્ય હાલના હાઇ-સ્પીડ ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ મોડ્યુલેટર સાથે પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ મોડ્યુલેટરની તુલના, સરખામણીના મુખ્ય પરિમાણોમાં શામેલ છે:
(1) અર્ધ-તરંગ વોલ્ટ-લંબાઈનું ઉત્પાદન (vπ · l, v · સે.મી.), મોડ્યુલેટરની મોડ્યુલેશન કાર્યક્ષમતાને માપવા, મૂલ્ય ઓછું, મોડ્યુલેશન કાર્યક્ષમતા વધારે છે;
(2) 3 ડીબી મોડ્યુલેશન બેન્ડવિડ્થ (ગીગાહર્ટ્ઝ), જે મોડ્યુલેટરના ઉચ્ચ-આવર્તન મોડ્યુલેશનના પ્રતિસાદને માપે છે;
()) મોડ્યુલેશન ક્ષેત્રમાં opt પ્ટિકલ ઇન્સર્શન લોસ (ડીબી). તે ટેબલ પરથી જોઇ શકાય છે કે પાતળા ફિલ્મ લિથિયમ નિઓબેટ મોડ્યુલેટરને મોડ્યુલેશન બેન્ડવિડ્થ, અર્ધ-તરંગ વોલ્ટેજ, opt પ્ટિકલ ઇન્ટરપોલેશન લોસ અને તેથી વધુમાં સ્પષ્ટ ફાયદા છે.

સિલિકોન, એકીકૃત to પ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સના પાયા તરીકે, અત્યાર સુધી વિકસિત કરવામાં આવી છે, પ્રક્રિયા પરિપક્વ છે, તેનું લઘુચિત્ર સક્રિય/નિષ્ક્રિય ઉપકરણોના મોટા પાયે એકીકરણ માટે અનુકૂળ છે, અને તેના મોડ્યુલેટર opt પ્ટિકલ સંદેશાવ્યવહારના ક્ષેત્રમાં વ્યાપક અને deeply ંડે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યા છે. સિલિકોનનું ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ મોડ્યુલેશન મિકેનિઝમ મુખ્યત્વે કેરીઅર ડિપ્લેંગ-ટાયન, કેરિયર ઇન્જેક્શન અને વાહક સંચય છે. તેમાંથી, મોડ્યુલેટરની બેન્ડવિડ્થ રેખીય ડિગ્રી વાહક અવક્ષય મિકેનિઝમ સાથે શ્રેષ્ઠ છે, પરંતુ કારણ કે opt પ્ટિકલ ક્ષેત્રનું વિતરણ અવક્ષય ક્ષેત્રની બિન-સમાનતા સાથે ઓવરલેપ કરે છે, આ અસર નોનલાઇનર બીજા ક્રમના વિકૃતિ અને ત્રીજા ક્રમના ઇન્ટરમોડ્યુલેશન વિકૃતિની શરતો રજૂ કરશે, જે પ્રકાશ પર વાહકના શોષણની અસર સાથે, જે ઘટાડાને ઘટાડશે.

આઈએનપી મોડ્યુલેટરમાં ઉત્કૃષ્ટ ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ અસરો છે, અને મલ્ટિ-લેયર ક્વોન્ટમ વેલ સ્ટ્રક્ચર 0.156 વી · મીમી સુધી Vπ · l સાથે અલ્ટ્રા-હાઇ રેટ અને લો ડ્રાઇવિંગ વોલ્ટેજ મોડ્યુલેટરને અનુભવી શકે છે. જો કે, ઇલેક્ટ્રિક ફીલ્ડ સાથે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના વિવિધતામાં રેખીય અને નોનલાઇનર શરતો શામેલ છે, અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તીવ્રતામાં વધારો બીજા ક્રમના પ્રભાવને અગ્રણી બનાવશે. તેથી, સિલિકોન અને આઈએનપી ઇલેક્ટ્રો- ic પ્ટિક મોડ્યુલેટર્સ જ્યારે કામ કરે છે ત્યારે પી.એન. જંકશન બનાવવા માટે પૂર્વગ્રહ લાગુ કરવાની જરૂર છે, અને પી.એન. જંકશન પ્રકાશમાં શોષણનું નુકસાન લાવશે. જો કે, આ બંનેનું મોડ્યુલેટર કદ નાનું છે, વ્યવસાયિક આઈએનપી મોડ્યુલેટર કદ એલએન મોડ્યુલેટરનું 1/4 છે. ઉચ્ચ મોડ્યુલેશન કાર્યક્ષમતા, ઉચ્ચ ઘનતા અને ટૂંકા અંતર ડિજિટલ opt પ્ટિકલ ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક માટે યોગ્ય છે જેમ કે ડેટા સેન્ટર્સ. લિથિયમ નિઓબેટની ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ અસરમાં કોઈ પ્રકાશ શોષણ પદ્ધતિ અને ઓછી ખોટ નથી, જે લાંબા અંતરના સુસંગત માટે યોગ્ય છેticalપમોટી ક્ષમતા અને ઉચ્ચ દર સાથે. માઇક્રોવેવ ફોટોન એપ્લિકેશનમાં, એસઆઈ અને આઈએનપીના ઇલેક્ટ્રો- opt પ્ટિકલ ગુણાંક નોનલાઇનર છે, જે માઇક્રોવેવ ફોટોન સિસ્ટમ માટે યોગ્ય નથી જે ઉચ્ચ રેખીયતા અને મોટી ગતિશીલતાને અનુસરે છે. લિથિયમ નિઓબેટ સામગ્રી માઇક્રોવેવ ફોટોન એપ્લિકેશન માટે ખૂબ જ યોગ્ય છે કારણ કે તેના સંપૂર્ણપણે રેખીય ઇલેક્ટ્રો- ic પ્ટિક મોડ્યુલેશન ગુણાંક છે.