उच्च कार्यक्षमता असलेला इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर:पातळ फिल्म लिथियम नायोबेट मॉड्युलेटर
इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर (ईओएम मॉड्युलेटरहा विशिष्ट इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल्सच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभावाचा वापर करून बनवलेला एक मॉड्युलेटर आहे, जो कम्युनिकेशन उपकरणांमधील हाय-स्पीड इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल्सचे ऑप्टिकल सिग्नल्समध्ये रूपांतर करू शकतो. जेव्हा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक क्रिस्टलवर बाह्य विद्युत क्षेत्र लावले जाते, तेव्हा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक क्रिस्टलचा अपवर्तनांक बदलतो आणि त्यानुसार क्रिस्टलची ऑप्टिकल तरंग वैशिष्ट्ये देखील बदलतात, ज्यामुळे ऑप्टिकल सिग्नलच्या अॅम्प्लिट्यूड, फेज आणि पोलरायझेशन स्थितीचे मॉड्युलेशन साधले जाते आणि मॉड्युलेशनद्वारे कम्युनिकेशन उपकरणातील हाय-स्पीड इलेक्ट्रॉनिक सिग्नलचे ऑप्टिकल सिग्नलमध्ये रूपांतर होते.
सध्या, तीन मुख्य प्रकार आहेतइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरबाजारात उपलब्ध: सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटर, इंडियम फॉस्फाइड मॉड्युलेटर आणि थिन फिल्मलिथियम नायोबेट मॉड्युलेटरत्यापैकी, सिलिकॉनमध्ये थेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल गुणांक नसतो, त्याची कार्यक्षमता अधिक सामान्य असते आणि ते केवळ कमी अंतराच्या डेटा ट्रान्समिशन ट्रान्सीव्हर मॉड्यूल मॉड्युलेटरच्या उत्पादनासाठी योग्य आहे. इंडियम फॉस्फाइड मध्यम-लांब अंतराच्या ऑप्टिकल कम्युनिकेशन नेटवर्क ट्रान्सीव्हर मॉड्यूलसाठी योग्य असले तरी, त्याच्या एकीकरण प्रक्रियेच्या गरजा अत्यंत उच्च असतात, खर्च तुलनेने जास्त असतो आणि त्याच्या वापरावर काही मर्यादा येतात. याउलट, लिथियम नायोबेट क्रिस्टल केवळ फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावानेच समृद्ध नाही, तर त्यात फोटोरिफ्रॅक्टिव्ह प्रभाव, नॉनलाइनर प्रभाव, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभाव, अकूस्टिक ऑप्टिकल प्रभाव, पिझोइलेक्ट्रिक प्रभाव आणि थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव हे सर्व समान प्रमाणात आढळतात. तसेच, त्याच्या लॅटिस संरचनेमुळे आणि समृद्ध दोष संरचनेमुळे, लिथियम नायोबेटचे अनेक गुणधर्म क्रिस्टल कंपोझिशन, एलिमेंट डोपिंग, व्हॅलेन्स स्टेट कंट्रोल इत्यादींद्वारे मोठ्या प्रमाणात नियंत्रित केले जाऊ शकतात. यामुळे उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक कार्यक्षमता प्राप्त होते, जसे की ३०.९ pm/V पर्यंतचा इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल कोएफिशिएंट, जो इंडियम फॉस्फाइडपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त आहे. तसेच, यात कमी चिर्प इफेक्ट (चिर्प इफेक्ट: लेझर पल्स ट्रान्समिशन प्रक्रियेदरम्यान पल्समधील फ्रिक्वेन्सी वेळेनुसार बदलण्याच्या घटनेला सूचित करतो. जास्त चिर्प इफेक्टमुळे सिग्नल-टू-नॉइज रेशो कमी होतो आणि नॉनलाइनर प्रभाव निर्माण होतो), चांगला एक्सटिंक्शन रेशो (सिग्नलच्या "ऑन" स्थितीतील सरासरी पॉवरचे त्याच्या "ऑफ" स्थितीतील पॉवरशी असलेले गुणोत्तर) आणि उत्कृष्ट डिव्हाइस स्थिरता असते. याव्यतिरिक्त, थिन फिल्म लिथियम नायोबेट मॉड्युलेटरची कार्यप्रणाली ही नॉन-लिनियर मॉड्युलेशन पद्धती वापरणाऱ्या सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटर आणि इंडियम फॉस्फाइड मॉड्युलेटरपेक्षा वेगळी आहे. यात, विद्युत मॉड्युलेटेड सिग्नलला ऑप्टिकल कॅरियरवर लोड करण्यासाठी लिनियर इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल इफेक्टचा वापर केला जातो आणि मॉड्युलेशन दर प्रामुख्याने मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोडच्या कार्यक्षमतेवर अवलंबून असतो. त्यामुळे, उच्च मॉड्युलेशन गती, लिनियरिटी तसेच कमी वीज वापर साध्य करता येतो. वरील बाबींच्या आधारावर, लिथियम नायोबेट हे उच्च-कार्यक्षम इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरच्या निर्मितीसाठी एक आदर्श पर्याय बनले आहे. याचा उपयोग 100G/400G कोहेरेंट ऑप्टिकल कम्युनिकेशन नेटवर्क्स आणि अल्ट्रा-हाय-स्पीड डेटा सेंटर्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर होतो आणि याच्याद्वारे 100 किलोमीटरपेक्षा जास्त अंतरापर्यंत प्रसारण करणे शक्य होते.
'फोटॉन क्रांती'मधील एक क्रांतिकारक पदार्थ म्हणून लिथियम नायोबेटचे, सिलिकॉन आणि इंडियम फॉस्फाइडच्या तुलनेत अनेक फायदे असले तरी, ते उपकरणांमध्ये बहुतेकदा स्थूल पदार्थाच्या (bulk material) स्वरूपात आढळते. यामध्ये प्रकाश आयन डिफ्यूजन किंवा प्रोटॉन एक्सचेंजद्वारे तयार झालेल्या प्लेन वेव्हगाइडपुरता मर्यादित राहतो, अपवर्तनांकातील फरक सहसा तुलनेने कमी (सुमारे ०.०२) असतो आणि उपकरणाचा आकारही तुलनेने मोठा असतो. त्यामुळे लघुकरण आणि एकात्मतेच्या गरजा पूर्ण करणे अवघड होते.ऑप्टिकल उपकरणेआणि त्याची उत्पादन लाइन अजूनही प्रत्यक्ष मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स प्रक्रिया लाइनपेक्षा वेगळी आहे आणि त्यात जास्त खर्चाची समस्या आहे, त्यामुळे इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या लिथियम नायोबाइटसाठी पातळ फिल्म तयार करणे ही एक महत्त्वाची विकासाची दिशा आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: २४-डिसेंबर-२०२४