انٽيگريٽيڊ مائڪرو ويڪرو فوٽون ٽيڪنالاجي ۾ پتلي فلم ليٿيم نائوبيٽ جا فائدا ۽ اھميت
مائڪرو ويڪرو فوٽون ٽيڪنالاجيوڏي ڪم ڪندڙ بينڊوڊٿ، مضبوط متوازي پروسيسنگ جي صلاحيت ۽ گهٽ ٽرانسميشن نقصان جا فائدا آهن، جيڪي روايتي مائڪرو ويڪرو سسٽم جي ٽيڪنيڪل رڪاوٽ کي ٽوڙڻ ۽ فوجي اليڪٽرانڪ معلوماتي سامان جي ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ جي صلاحيت رکن ٿا جهڙوڪ ريڊار، اليڪٽرانڪ جنگ، مواصلات ۽ ماپ ۽ ڪنٽرول. تنهن هوندي به، مائيڪرو ويو فوٽوان سسٽم جي بنياد تي ڊسڪريٽ ڊوائيسز ۾ ڪجهه مسئلا آهن جهڙوڪ وڏو حجم، ڳري وزن ۽ خراب استحڪام، جيڪي خلائي ۽ فضائي پليٽ فارمن ۾ مائڪرو ويڪرو فوٽوون ٽيڪنالاجي جي ايپليڪيشن کي سنجيدگي سان محدود ڪن ٿا. ان ڪري، ملٽري اليڪٽرڪ انفارميشن سسٽم ۾ مائيڪرو ويو فوٽون جي ايپليڪيشن کي ٽوڙڻ ۽ مائيڪرو ويو فوٽون ٽيڪنالاجي جي فائدن کي مڪمل راند ڏيڻ لاءِ انٽيگريٽيڊ مائڪرو ويو فوٽون ٽيڪنالاجي هڪ اهم سپورٽ بڻجي رهي آهي.
في الحال، SI-based photonic انضمام ٽيڪنالاجي ۽ INP-بنياد photonic انضمام ٽيڪنالاجي نظريي ڪميونيڪيشن جي ميدان ۾ ترقي جي سالن کان پوء وڌيڪ ۽ وڌيڪ بالغ ٿي ويا آهن، ۽ مصنوعات جو تمام گهڻو مارڪيٽ ۾ رکيا ويا آهن. بهرحال، مائڪرو ويف فوٽون جي ايپليڪيشن لاءِ، انهن ٻن قسمن جي فوٽون انٽيگريشن ٽيڪنالاجيز ۾ ڪجهه مسئلا آهن: مثال طور، Si modulator ۽ InP modulator جو nonlinear electro-optical coefficient اعلي لڪيريت ۽ وڏي متحرڪ خاصيتن جي برعڪس آهي، جنهن جو تعاقب مائيڪروويو طرفان ڪيو ويو آهي. photon ٽيڪنالاجي؛ مثال طور، سلڪون آپٽيڪل سوئچ جيڪو نظرياتي رستي جي سوئچنگ کي محسوس ڪري ٿو، ڇا ته حرارتي-نظرياتي اثر، پيزو اليڪٽرڪ اثر، يا ڪيريئر انجيڪشن ڊسڪشن اثر جي بنياد تي، سست سوئچنگ جي رفتار، بجلي جي استعمال ۽ گرمي جي استعمال جا مسئلا آهن، جيڪي تيز رفتار کي پورا نٿا ڪري سگهن. بيم اسڪيننگ ۽ وڏي سري پيماني تي مائڪرو ويڪرو فوٽوون ايپليڪيشنون.
Lithium niobate هميشه تيز رفتار لاء پهريون پسند ڪيو ويو آهيelectro-optic modulationمواد ڇاڪاڻ ته ان جي شاندار لڪير electro-optic اثر. تنهن هوندي به، روايتي lithium niobateاليڪٽررو آپٽيڪل ماڊلٽروڏي پئماني تي ليٿيم نائوبيٽ کرسٽل مواد مان ٺهيل آهي، ۽ ڊوائيس جي سائيز تمام وڏي آهي، جيڪا مربوط مائڪرو ويڪرو فوٽوون ٽيڪنالاجي جي ضرورتن کي پورو نٿو ڪري سگهي. ليتيم نائوبيٽ مواد کي ڪيئن ضم ڪرڻ لاءِ لڪير واري اليڪٽررو-آپٽيڪل ڪوفيشيٽ سان انٽيگريٽيڊ مائڪرو ويڪرو فوٽون ٽيڪنالاجي سسٽم ۾ لاڳاپيل محققن جو مقصد بڻجي ويو آهي. 2018 ۾، آمريڪا جي هارورڊ يونيورسٽي جي هڪ ريسرچ ٽيم پهريون ڀيرو فطرت ۾ پتلي فلم ليٿيم نائوبيٽ جي بنياد تي فوٽوونڪ انٽيگريشن ٽيڪنالاجي جي رپورٽ ڪئي، ڇاڪاڻ ته ٽيڪنالاجي ۾ اعليٰ انٽيگريشن، وڏي اليڪٽرڪ آپٽيڪل ماڊلوليشن بينڊوڊٿ، ۽ اليڪٽررو جي اعلي لڪيريت جا فائدا آهن. - آپٽيڪل اثر، هڪ ڀيرو شروع ڪيو ويو، اهو فوري طور تي فوٽوونڪ انضمام ۽ مائڪرو ويڪرو فوٽوونڪس جي شعبي ۾ علمي ۽ صنعتي ڌيان جو سبب بڻيو. مائڪرو ويڪرو ڦوٽون ايپليڪيشن جي نقطه نظر کان، هي مقالو فوٽوون انٽيگريشن ٽيڪنالاجي جي اثر ۽ اهميت جو جائزو وٺندو آهي ٿلهي فلم ليٿيم نيوبيٽ جي بنياد تي مائڪرو ويڪرو فوٽوون ٽيڪنالاجي جي ترقي تي.
پتلي فلم lithium niobate مواد ۽ پتلي فلمlithium niobate modulator
تازن ٻن سالن ۾، هڪ نئين قسم جو ليٿيم نائوبيٽ مواد سامهون آيو آهي، يعني ليٿيم نائوبيٽ فلم کي وڏي ليٿيم نائوبيٽ ڪرسٽل مان ”آئن سلائينگ“ جي طريقي سان ڪڍيو ويو آهي ۽ سليڪا بفر پرت سان سي ويفر سان ڳنڍيو ويو آهي. فارم LNOI (LiNbO3-آن-انسوليٽر) مواد [5]، جنهن کي پتلي فلم سڏيو ويندو آهي هن مقالي ۾ lithium niobate مواد. 100 نانو ميٽرن کان وڌيڪ اوچائي سان ريج ويج گائيڊز کي ٿلهي فلم ليٿيم نائوبيٽ مواد تي ايچ ڪري سگهجي ٿو ته بهتر خشڪ ايچنگ جي عمل سان، ۽ ٺهيل موج گائيڊس جو اثرائتو ريفريڪٽو انڊيڪس فرق 0.8 کان وڌيڪ تائين پهچي سگھي ٿو (روايتي ريفريڪٽو انڊيڪس فرق کان تمام گهڻو وڌيڪ. 0.02 جي lithium niobate waveguides)، جيئن تصوير 1 ۾ ڏيکاريل آهي سخت پابنديءَ واري موج گائيڊ ان کي آسان بڻائي ٿي لائٽ فيلڊ کي مائڪرو ويڪرو فيلڊ سان ملايو جڏهن ماڊلٽر کي ڊزائين ڪيو وڃي. اهڙيء طرح، اهو فائدو آهي ته حاصل ڪرڻ لاء گهٽ اڌ-لڀ وولٹیج ۽ وڏي ماڊل بينڊوڊٿ هڪ ننڍڙي ڊيگهه ۾.
گھٽ نقصان ليتيم نيوبٽ سبمڪرون ويگ گائيڊ جي ظاهري روايتي ليتيم نيوبٽ اليڪٽررو آپٽڪ ماڊلٽر جي اعلي ڊرائيونگ وولٹیج جي رڪاوٽ کي ٽوڙي ٿو. اليڪٽرروڊ جي فاصلي کي ~ 5 μm تائين گھٽائي سگھجي ٿو، ۽ اليڪٽرڪ فيلڊ ۽ آپٽيڪل موڊ فيلڊ جي وچ ۾ اوورليپ تمام گھڻو وڌيو وڃي ٿو، ۽ vπ ·L 20 V·cm کان وڌيڪ 2.8 V·cm کان گھٽ ٿي وڃي ٿو. تنهن ڪري، ساڳئي اڌ-موج وولٹیج جي تحت، ڊوائيس جي ڊيگهه کي روايتي ماڊلٽر جي مقابلي ۾ تمام گهڻو گهٽائي سگهجي ٿو. ساڳئي وقت، ويڪرائي، ٿلهي ۽ سفري موج اليڪٽروڊ جي وقفي جي ماپن کي بهتر ڪرڻ کان پوء، جيئن شڪل ۾ ڏيکاريل آهي، ماڊلٽر کي 100 GHz کان وڌيڪ الٽرا هاء ماڊل بينڊوڊٿ جي صلاحيت حاصل ڪري سگهي ٿي.
تصوير.1 (a) حساب ڪيل موڊ تقسيم ۽ (b) تصوير LN waveguide جي ڪراس-سيڪشن جي
Fig.2 (a) Wave Guide ۽ اليڪٽروڊ ڍانچي ۽ (b) LN ماڊلٽر جو coreplate
ٿلهي فلم ليتيم نائوبيٽ ماڊلٽرز جو مقابلو روايتي ليتيم نائوبيٽ ڪمرشل ماڊلٽرز سان، سلڪون بيسڊ ماڊلٽرز ۽ انڊيم فاسفائيڊ (InP) ماڊلٽرز ۽ ٻيا موجوده تيز رفتار اليڪٽرڪ آپٽيڪل ماڊلٽرز، مقابلي جا مکيه پيرا ميٽر شامل آهن:
(1) اڌ موج وولٽ ڊگھائي پراڊڪٽ (vπ ·L، V·cm)، ماپيندڙ ماڊل جي ڪارڪردگيءَ کي ماپيندي، جيتري قدر ننڍي هوندي، اوترو وڌيڪ ماڊل جي ڪارڪردگي؛
(2) 3 dB ماڊل بينڊوڊٿ (GHz)، جيڪو ماپ ڪري ٿو ماڊلٽر جي جواب کي تيز فريڪوئنسي ماڊل ڪرڻ لاءِ؛
(3) آپٽيڪل انسرشن نقصان (ڊي بي) ماڊل جي علائقي ۾. اهو ٽيبل مان ڏسي سگهجي ٿو ته پتلي فلم ليتيم نيوبٽ ماڊلٽر ماڊل بينڊوڊٿ، اڌ-لڀ وولٹیج، آپٽيڪل مداخلت نقصان وغيره ۾ واضح فائدا آهن.
سلڪون، مربوط آپٽو اليڪٽرونڪس جي بنياد جي طور تي، اڃا تائين ترقي ڪئي وئي آهي، اهو عمل پختو آهي، ان جي ننڍڙي نموني فعال / غير فعال ڊوائيسز جي وڏي پيماني تي انضمام لاء سازگار آهي، ۽ ان جي ماڊلٽر کي نظريي جي شعبي ۾ وسيع ۽ گهرو اڀياس ڪيو ويو آهي. مواصلات. سلکان جي اليڪٽررو-آپٽيڪل ماڊليشن ميڪانيزم بنيادي طور تي ڪيريئر ڊيپلنگ-ٽيشن، ڪيريئر انجيڪشن ۽ ڪيريئر جمع آهي. انهن مان، ماڊلٽر جي بينڊوڊٿ لڪير درجي ڪيريئر ختم ڪرڻ واري ميڪانيزم سان بهتر آهي، پر ڇاڪاڻ ته نظرياتي فيلڊ جي تقسيم ختم ٿيڻ واري علائقي جي غير يونيفارم سان اوورليپ ٿئي ٿي، اهو اثر غير لائنر سيڪنڊ-آرڊر مسخ ۽ ٽيون-آرڊر انٽرموڊوليشن تحريف کي متعارف ڪرايو ويندو. شرطون، روشنيءَ تي ڪيريئر جي جذبي اثر سان گڏ، جيڪا گھٽتائي جو سبب بڻجندي بصري ماڊلشن جي طول و عرض ۽ سگنل جي تحريف.
InP ماڊلٽر ۾ شاندار اليڪٽرڪ آپٽيڪل اثرات آهن، ۽ ملٽي ليئر ڪوانٽم ويل ڍانچي انتهائي تيز رفتار ۽ گهٽ ڊرائيونگ وولٽيج ماڊيوليٽر کي محسوس ڪري سگهي ٿو Vπ·L تائين 0.156V · mm تائين. بهرحال، برقي فيلڊ سان اضطراب واري انڊيڪس جي تبديلي ۾ لڪير ۽ غير لڪير شرط شامل آهن، ۽ برقي فيلڊ جي شدت ۾ اضافو سيڪنڊ-آرڊر اثر کي نمايان بڻائيندو. تنهن ڪري، سلڪون ۽ InP اليڪٽررو-آپٽڪ ماڊلٽرز کي ضرورت آهي تعصب لاڳو ڪرڻ لاءِ pn جنڪشن ٺاهڻ لاءِ جڏهن اهي ڪم ڪن ٿا، ۽ pn جنڪشن روشنيءَ ۾ جذب ٿيڻ جو نقصان آڻيندو. جڏهن ته، انهن ٻنهي جي ماڊلٽر سائيز ننڍو آهي، تجارتي InP ماڊلٽر سائيز LN ماڊلٽر جي 1/4 آهي. هاء ماڊل ڪارڪردگي، اعلي کثافت ۽ مختصر فاصلي جي ڊجيٽل آپٽيڪل ٽرانسميشن نيٽ ورڪ لاء مناسب، جهڙوڪ ڊيٽا سينٽر. Lithium niobate جي اليڪٽررو-آپٽيڪل اثر ۾ روشني جذب ڪرڻ وارو ميڪانيزم ۽ گهٽ نقصان نه آهي، جيڪو ڊگھي فاصلي جي مطابقت لاءِ موزون آهي.بصري رابطيوڏي گنجائش ۽ اعلي شرح سان. مائيڪرو ويو فوٽوون ايپليڪيشن ۾، Si ۽ InP جا اليڪٽررو-اوپيٽيڪل ڪوئفيسينٽ غير لڪير هوندا آهن، جيڪي مائيڪرو ويو فوٽوان سسٽم لاءِ مناسب نه هوندا آهن، جيڪو اعليٰ ليڪ ۽ وڏي ڊئنينامڪس جي پيروي ڪندو آهي. Lithium niobate مواد مائڪرو ويڪرو فوٽوون ايپليڪيشن لاءِ تمام موزون آهي ڇاڪاڻ ته ان جي مڪمل طور تي لڪير واري اليڪٽررو-آپٽڪ ماڊل جي گنجائش جي ڪري.
پوسٽ جو وقت: اپريل-22-2024