ऑप्टिकल मॉड्युलेटरच्या सर्वात महत्त्वाच्या गुणधर्मांपैकी एक म्हणजे त्याचा मॉड्युलेशन वेग किंवा बँडविड्थ, जो उपलब्ध इलेक्ट्रॉनिक्सइतका किंवा त्याहून अधिक वेगवान असावा. 90 nm सिलिकॉन तंत्रज्ञानामध्ये 100 GHz पेक्षा जास्त ट्रान्झिट फ्रिक्वेन्सी असलेले ट्रान्झिस्टर आधीच प्रदर्शित केले गेले आहेत, आणि किमान फीचर आकार कमी केल्यावर वेग आणखी वाढेल [1]. तथापि, सध्याच्या सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटरची बँडविड्थ मर्यादित आहे. सिलिकॉनमध्ये त्याच्या केंद्र-सममित स्फटिक संरचनेमुळे χ(2)-नॉनलाइनॅरिटी नसते. स्ट्रेन्ड सिलिकॉनच्या वापरामुळे आधीच मनोरंजक परिणाम मिळाले आहेत [2], परंतु नॉनलाइनॅरिटीमुळे अद्याप व्यावहारिक उपकरणे बनवणे शक्य होत नाही. त्यामुळे, अत्याधुनिक सिलिकॉन फोटोनिक मॉड्युलेटर अजूनही pn किंवा pin जंक्शनमधील फ्री-कॅरियर डिस्पर्शनवर अवलंबून आहेत [3–5]. फॉरवर्ड बायस्ड जंक्शनमध्ये VπL = 0.36 V mm इतका कमी व्होल्टेज-लेन्थ प्रॉडक्ट दिसून आला आहे, परंतु मॉड्युलेशनचा वेग मायनॉरिटी कॅरियर्सच्या डायनॅमिक्समुळे मर्यादित असतो. तरीही, विद्युत सिग्नलच्या पूर्व-जोर देऊन १० Gbit/s चे डेटा दर निर्माण केले गेले आहेत [4]. त्याऐवजी रिव्हर्स बायस्ड जंक्शन्स वापरून, बँडविड्थ सुमारे ३० GHz पर्यंत वाढवण्यात आली आहे [5,6], परंतु व्होल्टेज-लांबी उत्पादन VπL = ४० V mm पर्यंत वाढले. दुर्दैवाने, असे प्लाझ्मा इफेक्ट फेज मॉड्युलेटर्स अवांछित तीव्रता मॉड्युलेशन देखील निर्माण करतात [7], आणि ते लागू केलेल्या व्होल्टेजला नॉनलाइनरली प्रतिसाद देतात. तथापि, QAM सारख्या प्रगत मॉड्युलेशन फॉरमॅट्सना रेखीय प्रतिसाद आणि शुद्ध फेज मॉड्युलेशनची आवश्यकता असते, ज्यामुळे इलेक्ट्रो-ऑप्टिक इफेक्टचा (पॉकेल्स इफेक्ट [8]) वापर करणे विशेषतः इष्ट ठरते.
२. एसओएच दृष्टिकोन
अलीकडे, सिलिकॉन-ऑरगॅनिक हायब्रीड (SOH) पद्धत सुचवण्यात आली आहे [9–12]. SOH मॉड्युलेटरचे एक उदाहरण आकृती 1(a) मध्ये दाखवले आहे. यात ऑप्टिकल क्षेत्राला मार्गदर्शन करणारा एक स्लॉट वेव्हगाइड आणि दोन सिलिकॉन पट्ट्या असतात, ज्या ऑप्टिकल वेव्हगाइडला धातूच्या इलेक्ट्रोड्सशी विद्युतदृष्ट्या जोडतात. ऑप्टिकल नुकसान टाळण्यासाठी इलेक्ट्रोड्स ऑप्टिकल मोडल क्षेत्राच्या बाहेर ठेवलेले असतात [13], आकृती 1(b). या उपकरणावर इलेक्ट्रो-ऑप्टिक ऑरगॅनिक पदार्थाचा लेप दिलेला असतो, जो स्लॉटमध्ये एकसमानपणे भरतो. मॉड्युलेटिंग व्होल्टेज धातूच्या इलेक्ट्रिकल वेव्हगाइडद्वारे वाहून नेले जाते आणि वाहक सिलिकॉन पट्ट्यांमुळे स्लॉटमधून जाताना ते कमी होते. परिणामी विद्युत क्षेत्र नंतर अति-जलद इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभावाद्वारे स्लॉटमधील अपवर्तनांक बदलते. स्लॉटची रुंदी सुमारे 100 nm असल्याने, काही व्होल्ट्स खूप मजबूत मॉड्युलेटिंग क्षेत्रे निर्माण करण्यासाठी पुरेसे असतात, जी बहुतेक पदार्थांच्या डायइलेक्ट्रिक सामर्थ्याच्या परिमाणाच्या श्रेणीत असतात. या संरचनेत उच्च मॉड्युलेशन कार्यक्षमता आहे कारण मॉड्युलेटिंग आणि ऑप्टिकल दोन्ही क्षेत्रे स्लॉटच्या आत केंद्रित असतात, आकृती 1(b) [14]. खरं तर, सब-व्होल्ट ऑपरेशनसह SOH मॉड्युलेटरची पहिली अंमलबजावणी [11] आधीच दर्शविली गेली आहे, आणि 40 GHz पर्यंत साइनोसाइडल मॉड्युलेशन प्रदर्शित केले गेले आहे [15,16]. तथापि, कमी-व्होल्टेज उच्च-गती SOH मॉड्युलेटर तयार करण्यामधील आव्हान म्हणजे एक अत्यंत प्रवाहकीय कनेक्टिंग पट्टी तयार करणे. एका समतुल्य सर्किटमध्ये स्लॉटला कपॅसिटर C ने आणि प्रवाहकीय पट्ट्यांना रेझिस्टर R ने दर्शविले जाऊ शकते, आकृती 1(b). संबंधित RC टाइम कॉन्स्टंट डिव्हाइसची बँडविड्थ निर्धारित करतो [10,14,17,18]. रेझिस्टन्स R कमी करण्यासाठी, सिलिकॉन पट्ट्यांना डोप करण्याचा सल्ला दिला गेला आहे [10,14]. डोपिंगमुळे सिलिकॉन पट्ट्यांची प्रवाहकता वाढते (आणि त्यामुळे ऑप्टिकल नुकसान वाढते), परंतु अशुद्धी विखुरण्यामुळे इलेक्ट्रॉन गतिशीलतेत अडथळा येत असल्याने अतिरिक्त नुकसानीचा दंड भरावा लागतो [10,14,19]. शिवाय, सर्वात अलीकडील निर्मिती प्रयत्नांमध्ये अनपेक्षितपणे कमी चालकता दिसून आली.
चीनच्या “सिलिकॉन व्हॅली” – बीजिंग झोंगगुआनकुन येथे स्थित बीजिंग रोफिया ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स कंपनी लिमिटेड, ही देश-विदेशातील संशोधन संस्था, विद्यापीठे आणि उद्योगांमधील वैज्ञानिक संशोधन कर्मचाऱ्यांना सेवा देण्यासाठी समर्पित एक उच्च-तंत्रज्ञान कंपनी आहे. आमची कंपनी प्रामुख्याने ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उत्पादनांचे स्वतंत्र संशोधन आणि विकास, डिझाइन, उत्पादन आणि विक्री यामध्ये गुंतलेली आहे, आणि वैज्ञानिक संशोधक व औद्योगिक अभियंत्यांना नाविन्यपूर्ण उपाय आणि व्यावसायिक, वैयक्तिकृत सेवा प्रदान करते. अनेक वर्षांच्या स्वतंत्र नवनिर्मितीनंतर, कंपनीने फोटोइलेक्ट्रिक उत्पादनांची एक समृद्ध आणि परिपूर्ण मालिका तयार केली आहे, जी महानगरपालिका, लष्करी, वाहतूक, विद्युत ऊर्जा, वित्त, शिक्षण, वैद्यकीय आणि इतर उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते.
आम्ही तुमच्यासोबत सहकार्य करण्यास उत्सुक आहोत!
पोस्ट करण्याची वेळ: २९ मार्च २०२३