Jednou z najdôležitejších vlastností optického modulátora je jeho modulačná rýchlosť alebo šírka pásma, ktorá by mala byť minimálne taká rýchla ako dostupná elektronika.Tranzistory s prenosovými frekvenciami výrazne nad 100 GHz už boli demonštrované v 90 nm kremíkovej technológii a rýchlosť sa bude ďalej zvyšovať, keď sa minimálna veľkosť prvku zníži [1].Šírka pásma súčasných modulátorov na báze kremíka je však obmedzená.Kremík nemá χ(2)-nelinearitu v dôsledku jeho centro-symetrickej kryštalickej štruktúry.Použitie deformovaného kremíka už viedlo k zaujímavým výsledkom [2], ale nelinearity zatiaľ neumožňujú praktické zariadenia.Najmodernejšie kremíkové fotonické modulátory sa preto stále spoliehajú na disperziu voľných nosičov v pn alebo kolíkových spojeniach [3–5].Ukázalo sa, že dopredné predpojaté spojenia vykazujú produkt dĺžky napätia tak nízky ako VπL = 0, 36 V mm, ale rýchlosť modulácie je obmedzená dynamikou menšinových nosičov.Napriek tomu boli s pomocou predbežného zdôraznenia elektrického signálu generované dátové rýchlosti 10 Gbit/s [4].Namiesto toho sa použitím reverzných skreslených spojov šírka pásma zvýšila na približne 30 GHz [5,6], ale súčin dĺžky napätia vzrástol na VπL = 40 V mm.Nanešťastie takéto fázové modulátory s efektom plazmy tiež produkujú nežiaducu moduláciu intenzity [7] a reagujú nelineárne na aplikované napätie.Pokročilé modulačné formáty, ako je QAM, však vyžadujú lineárnu odozvu a čistú fázovú moduláciu, vďaka čomu je využitie elektrooptického efektu (Pockelsov efekt [8]) obzvlášť žiaduce.
2. SOH prístup
Nedávno bol navrhnutý kremíkovo-organický hybridný (SOH) prístup [9–12].Príklad SOH modulátora je znázornený na obr. 1(a).Pozostáva zo štrbinového vlnovodu, ktorý vedie optické pole, a dvoch silikónových pásikov, ktoré elektricky spájajú optický vlnovod s kovovými elektródami.Elektródy sú umiestnené mimo optického modálneho poľa, aby sa predišlo optickým stratám [13], obr. 1(b).Zariadenie je potiahnuté elektrooptickým organickým materiálom, ktorý rovnomerne vypĺňa štrbinu.Modulačné napätie je prenášané kovovým elektrickým vlnovodom a klesá cez štrbinu vďaka vodivým silikónovým pásikom.Výsledné elektrické pole potom mení index lomu v štrbine prostredníctvom ultra rýchleho elektrooptického efektu.Keďže štrbina má šírku rádovo 100 nm, stačí niekoľko voltov na vytvorenie veľmi silných modulačných polí, ktoré sú rádovo vo veľkosti dielektrickej sily väčšiny materiálov.Štruktúra má vysokú modulačnú účinnosť, pretože modulačné aj optické polia sú sústredené vo vnútri štrbiny, obr. 1(b) [14].V skutočnosti už boli ukázané prvé implementácie SOH modulátorov so subvoltovou prevádzkou [11] a demonštrovaná bola sínusová modulácia až do 40 GHz [15,16].Výzvou pri budovaní nízkonapäťových vysokorýchlostných modulátorov SOH je však vytvorenie vysoko vodivého spojovacieho pásu.V ekvivalentnom obvode môže byť štrbina reprezentovaná kondenzátorom C a vodivé pásiky rezistormi R, obr. 1(b).Príslušná časová konštanta RC určuje šírku pásma zariadenia [10,14,17,18].Aby sa znížil odpor R, bolo navrhnuté dopovať silikónové prúžky [10,14].Zatiaľ čo doping zvyšuje vodivosť kremíkových prúžkov (a teda zvyšuje optické straty), platí sa dodatočná penalizácia za stratu, pretože mobilita elektrónov je narušená rozptylom nečistôt [10,14,19].Navyše najnovšie výrobné pokusy ukázali neočakávane nízku vodivosť.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. so sídlom v čínskom „Silicon Valley“ – Beijing Zhongguancun, je high-tech podnik, ktorý slúži domácim a zahraničným výskumným inštitúciám, výskumným ústavom, univerzitám a podnikovým vedeckým výskumným pracovníkom.Naša spoločnosť sa zaoberá hlavne nezávislým výskumom a vývojom, dizajnom, výrobou, predajom optoelektronických produktov a poskytuje inovatívne riešenia a profesionálne personalizované služby pre vedeckých výskumníkov a priemyselných inžinierov.Po rokoch nezávislých inovácií vytvorila bohatú a dokonalú sériu fotoelektrických produktov, ktoré sa široko používajú v komunálnom, vojenskom, dopravnom, elektroenergetike, financiách, školstve, zdravotníctve a iných odvetviach.
Tešíme sa na spoluprácu s Vami!
Čas odoslania: 29. marca 2023