पातळ फिल्म लिथियम निओबेट मटेरियल आणि पातळ फिल्म लिथियम निओबेट मॉड्युलेटर

इंटिग्रेटेड मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञानामध्ये पातळ फिल्म लिथियम निओबेटचे फायदे आणि महत्त्व

मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञानमोठ्या कार्यरत बँडविड्थ, मजबूत समांतर प्रक्रिया क्षमता आणि कमी ट्रान्समिशन लॉसचे फायदे आहेत, ज्यात पारंपारिक मायक्रोवेव्ह सिस्टमची तांत्रिक अडचण मोडण्याची आणि रडार, इलेक्ट्रॉनिक युद्ध, संप्रेषण आणि मोजमाप आणि नियंत्रण यासारख्या सैन्य इलेक्ट्रॉनिक माहिती उपकरणांची कार्यक्षमता सुधारण्याची क्षमता आहे. तथापि, वेगळ्या उपकरणांवर आधारित मायक्रोवेव्ह फोटॉन सिस्टममध्ये काही समस्या आहेत जसे की मोठ्या प्रमाणात, वजन आणि कमी स्थिरता, जे स्पेसबोर्न आणि एअरबोर्न प्लॅटफॉर्ममध्ये मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञानाच्या वापरास गंभीरपणे प्रतिबंधित करते. म्हणूनच, इंटिग्रेटेड मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञान लष्करी इलेक्ट्रॉनिक माहिती प्रणालीमध्ये मायक्रोवेव्ह फोटॉनचा अनुप्रयोग तोडण्यासाठी आणि मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञानाच्या फायद्यांना पूर्ण नाटक देण्यासाठी महत्त्वपूर्ण समर्थन बनत आहे.

सध्या, ऑप्टिकल कम्युनिकेशनच्या क्षेत्रात अनेक वर्षांच्या विकासानंतर एसआय-आधारित फोटॉनिक एकत्रीकरण तंत्रज्ञान आणि आयएनपी-आधारित फोटॉनिक एकत्रीकरण तंत्रज्ञान अधिकाधिक परिपक्व झाले आहे आणि बरीच उत्पादने बाजारात आणली गेली आहेत. तथापि, मायक्रोवेव्ह फोटॉनच्या अनुप्रयोगासाठी, या दोन प्रकारच्या फोटॉन एकत्रीकरण तंत्रज्ञानामध्ये काही समस्या आहेत: उदाहरणार्थ, एसआय मॉड्युलेटर आणि आयएनपी मॉड्युलेटरचे नॉनलाइनर इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल गुणांक मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञानाद्वारे अनुसरण केलेल्या उच्च रेषात्मकता आणि मोठ्या गतिशील वैशिष्ट्यांविरूद्ध आहे; उदाहरणार्थ, थर्मल-ऑप्टिकल इफेक्ट, पायझोइलेक्ट्रिक इफेक्ट किंवा कॅरियर इंजेक्शन फैलाव इफेक्टवर आधारित ऑप्टिकल पथ स्विचिंगची जाणीव असलेल्या सिलिकॉन ऑप्टिकल स्विचमध्ये हळू स्विचिंग वेग, उर्जा वापर आणि उष्णता वापराची समस्या आहे, जे वेगवान बीम स्कॅनिंग आणि मोठ्या अ‍ॅरे स्केल मायक्रोवेव्ह फोटॉन अनुप्रयोग पूर्ण करू शकत नाही.

लिथियम निओबेट नेहमीच उच्च गतीसाठी प्रथम निवड आहेइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेशनसामग्री त्याच्या उत्कृष्ट रेखीय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभावामुळे. तथापि, पारंपारिक लिथियम निओबेटइलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरभव्य लिथियम निओबेट क्रिस्टल मटेरियलपासून बनलेले आहे आणि डिव्हाइसचा आकार खूप मोठा आहे, जो समाकलित मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञानाच्या गरजा भागवू शकत नाही. इंटिग्रेटेड मायक्रोवेव्ह फोटॉन टेक्नॉलॉजी सिस्टममध्ये रेखीय इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल गुणांकांसह लिथियम निओबेट सामग्री कशी समाकलित करावी हे संबंधित संशोधकांचे लक्ष्य बनले आहे. २०१ In मध्ये, युनायटेड स्टेट्समधील हार्वर्ड युनिव्हर्सिटीच्या एका संशोधन पथकाने प्रथम निसर्गातील पातळ फिल्म लिथियम निओबेटवर आधारित फोटॉनिक एकत्रीकरण तंत्रज्ञानाची नोंद केली आहे, कारण तंत्रज्ञानामध्ये उच्च एकत्रीकरण, मोठे इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन बँडविड्थ आणि इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल इफेक्टची उच्च रेखीयता आहे, एकदा एकदा फोटोग्राफिक फोटॉनिकच्या क्षेत्रातील शैक्षणिक आणि औद्योगिक लक्ष वेधले गेले. मायक्रोवेव्ह फोटॉन अनुप्रयोगाच्या दृष्टीकोनातून, हे पेपर मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञानाच्या विकासावर पातळ फिल्म लिथियम निओबेटवर आधारित फोटॉन एकत्रीकरण तंत्रज्ञानाच्या प्रभाव आणि महत्त्वचे पुनरावलोकन करते.

पातळ फिल्म लिथियम निओबेट मटेरियल आणि पातळ फिल्मलिथियम निओबेट मॉड्युलेटर
अलिकडच्या दोन वर्षांत, एक नवीन प्रकारचा लिथियम निओबेट सामग्री उदयास आली आहे, म्हणजेच, लिथियम निओबेट फिल्म मोठ्या प्रमाणात लिथियम निओबेट क्रिस्टलमधून “आयन स्लाइंग” च्या पद्धतीने बाहेर काढली गेली आहे आणि सी-वेफरला ल्नोई (लिनबो 3-ऑन-इन्सुलेटर) तयार करण्यासाठी सिलिका बफर लेयरसह बंधनकारक आहे. ऑप्टिमाइझ्ड ड्राई एचिंग प्रक्रियेद्वारे पातळ फिल्म लिथियम निओबेट सामग्रीवर 100 हून अधिक नॅनोमीटरच्या उंचीसह रिज वेव्हगॉइड्स तयार केले जाऊ शकतात आणि तयार केलेल्या वेव्हगॉइड्सचा प्रभावी अपवर्तक निर्देशांक 0.08 पेक्षा जास्त आहे (0.02 च्या रेफ्रेक्टिव्ह इंडेक्सच्या फरकापेक्षा जास्त प्रमाणात). मॉड्युलेटर डिझाइन करताना. अशा प्रकारे, कमी लांबीमध्ये खालच्या अर्ध्या-वेव्ह व्होल्टेज आणि मोठ्या मॉड्यूलेशन बँडविड्थ प्राप्त करणे फायदेशीर आहे.

कमी तोटा लिथियम निओबेट सबमिक्रॉन वेव्हगुइडचा देखावा पारंपारिक लिथियम निओबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरच्या उच्च ड्रायव्हिंग व्होल्टेजची अडचण तोडतो. इलेक्ट्रोड स्पेसिंग ~ 5 μm पर्यंत कमी केले जाऊ शकते आणि इलेक्ट्रिक फील्ड आणि ऑप्टिकल मोड फील्ड दरम्यानचे आच्छादन मोठ्या प्रमाणात वाढविले जाते आणि व्ही · एल 20 व्ही · सेमीपेक्षा कमी ते 2.8 व्ही · सेमीपेक्षा कमी होते. म्हणूनच, त्याच अर्ध्या-वेव्ह व्होल्टेज अंतर्गत, पारंपारिक मॉड्युलेटरच्या तुलनेत डिव्हाइसची लांबी मोठ्या प्रमाणात कमी केली जाऊ शकते. त्याच वेळी, ट्रॅव्हल वेव्ह इलेक्ट्रोडच्या रुंदी, जाडी आणि मध्यांतरातील पॅरामीटर्स ऑप्टिमाइझ केल्यानंतर, आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, मॉड्युलेटरमध्ये 100 जीएचझेडपेक्षा जास्त अल्ट्रा-हाय मॉड्यूलेशन बँडविड्थची क्षमता असू शकते.

अंजीर .१ （ए） गणना केलेले मोड वितरण आणि （बी L एलएन वेव्हगुइडच्या क्रॉस-सेक्शनची प्रतिमा

अंजीर 2 （ए） वेव्हगुइड आणि इलेक्ट्रोड स्ट्रक्चर आणि （बी） एलएन मॉड्युलेटरचे कोरप्लेट

पारंपारिक लिथियम निओबेट कमर्शियल मॉड्युलेटर, सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटर आणि इंडियम फॉस्फाइड (आयएनपी) मॉड्युलेटर आणि इतर विद्यमान हाय-स्पीड इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरसह पातळ फिल्म लिथियम निओबेट मॉड्युलेटरची तुलना, तुलनाचे मुख्य मापदंड समाविष्ट आहेत:
.
.
()) मॉड्युलेशन प्रदेशात ऑप्टिकल इन्सर्टेशन लॉस (डीबी). हे टेबलवरून पाहिले जाऊ शकते की पातळ फिल्म लिथियम निओबेट मॉड्युलेटरचे मॉड्यूलेशन बँडविड्थ, अर्ध्या-वेव्ह व्होल्टेज, ऑप्टिकल इंटरपोलेशन लॉस इत्यादींमध्ये स्पष्ट फायदे आहेत.

सिलिकॉन, एकात्मिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्सचा कोनशिला म्हणून आतापर्यंत विकसित केला गेला आहे, ही प्रक्रिया परिपक्व आहे, त्याचे लघुचित्र सक्रिय/निष्क्रीय उपकरणांच्या मोठ्या प्रमाणात एकत्रीकरणास अनुकूल आहे आणि ऑप्टिकल संप्रेषणाच्या क्षेत्रात त्याचे मॉड्युलेटर व्यापक आणि सखोलपणे अभ्यास केले गेले आहे. सिलिकॉनची इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेशन यंत्रणा प्रामुख्याने कॅरियर डिप्लिंग-ट्यून, कॅरियर इंजेक्शन आणि कॅरियर जमा आहे. Among them, the bandwidth of the modulator is optimal with the linear degree carrier depletion mechanism, but because the optical field distribution overlaps with the non-uniformity of the depletion region, this effect will introduce nonlinear second-order distortion and third-order intermodulation distortion terms, coupled with the absorption effect of the carrier on the light, which will lead to the reduction of the optical modulation amplitude and signal distortion.

आयएनपी मॉड्युलेटरचे थकबाकी इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभाव आहे आणि मल्टी-लेयर क्वांटम वेल स्ट्रक्चर अल्ट्रा-हाय रेट आणि कमी ड्रायव्हिंग व्होल्टेज मॉड्युलेटरला 0.156 व्ही · एमएम पर्यंत कमी होते. तथापि, इलेक्ट्रिक फील्डसह अपवर्तक निर्देशांकाच्या भिन्नतेमध्ये रेषात्मक आणि नॉनलाइनर अटींचा समावेश आहे आणि इलेक्ट्रिक फील्डच्या तीव्रतेत वाढ केल्याने द्वितीय-ऑर्डरचा प्रभाव प्रमुख होईल. म्हणूनच, सिलिकॉन आणि आयएनपी इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरला काम करताना पीएन जंक्शन तयार करण्यासाठी पूर्वाग्रह लागू करणे आवश्यक आहे आणि पीएन जंक्शन प्रकाशात शोषण कमी करेल. तथापि, या दोघांचे मॉड्युलेटर आकार लहान आहे, व्यावसायिक आयएनपी मॉड्युलेटर आकार एलएन मॉड्युलेटरच्या 1/4 आहे. उच्च मॉड्यूलेशन कार्यक्षमता, उच्च घनतेसाठी योग्य आणि डेटा सेंटरसारख्या लहान अंतर डिजिटल ऑप्टिकल ट्रान्समिशन नेटवर्क. लिथियम निओबेटच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल इफेक्टमध्ये हलकी शोषण यंत्रणा आणि कमी तोटा नाही, जो लांब पल्ल्यासाठी सुसंगत आहेऑप्टिकल कम्युनिकेशनमोठ्या क्षमता आणि उच्च दरासह. मायक्रोवेव्ह फोटॉन अनुप्रयोगात, एसआय आणि आयएनपीचे इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल गुणांक नॉनलाइनर आहेत, जे मायक्रोवेव्ह फोटॉन सिस्टमसाठी योग्य नाही जे उच्च रेषात्मकता आणि मोठ्या गतिशीलतेचा पाठपुरावा करते. लिथियम निओबेट मटेरियल मायक्रोवेव्ह फोटॉन अनुप्रयोगासाठी अगदी योग्य आहे कारण त्याच्या पूर्णपणे रेषीय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेशन गुणांकांमुळे.