Eine der wichtigsten Eigenschaften eines optischen Modulators ist die Modulationsgeschwindigkeit oder Bandbreite, die mindestens so schnell wie die verfügbare Elektronik sein sollte. Transistoren mit Transitfrequenzen über 100 GHz wurden bereits in der 90 -nm -Siliziumtechnologie nachgewiesen, und die Geschwindigkeit wird weiter zunehmen, wenn die minimale Merkmalsgröße verringert wird [1]. Die Bandbreite der heutigen Modulatoren auf Siliziumbasis ist jedoch begrenzt. Silizium besitzt aufgrund seiner zentrosymmetrischen kristallinen Struktur keine χ (2) -nonlinearität. Die Verwendung von angespanntem Silizium hat bereits zu interessanten Ergebnissen geführt [2], aber die Nichtlinearitäten erlauben noch keine praktischen Geräte. Die photonischen Modulatoren der Kunst Silicon-Modulatoren beruhen daher immer noch auf Freistärkerverteilung in PN- oder PIN-Übergängen [3–5]. Es wurde gezeigt, dass vorab vorgespannte Übergänge ein Spannungslängenprodukt von so niedrig wie Vπl = 0,36 V mm aufweisen, die Modulationsgeschwindigkeit jedoch durch die Dynamik von Minderheitsbetreibern begrenzt ist. Dennoch wurden Datenraten von 10 Gbit/s mit Hilfe einer Vormachung des elektrischen Signals erzeugt [4]. Stattdessen wurde die Bandbreite auf etwa 30 GHz erhöht [5,6], aber das Voltagelength -Produkt stieg auf vπl = 40 V mm. Leider erzeugen solche Phasenmodulatoren von Plasmaeffekten ebenfalls eine unerwünschte Intensitätsmodulation [7] und reagieren nichtlinear auf die angelegte Spannung. Fortgeschrittene Modulationsformate wie QAM erfordern jedoch eine lineare Reaktion und eine reine Phasenmodulation, wodurch der elektrooptische Effekt (Pockels-Effekt [8]) besonders wünschenswert wird.
2. SOH -Ansatz
Kürzlich wurde der Ansatz der Silicium-organischen Hybrid (SOH) vorgeschlagen [9–12]. Ein Beispiel für einen SOH -Modulator ist in Abb. 1 (a) dargestellt. Es besteht aus einem Schlitzwellenleiter, der das optische Feld leitet, und zwei Siliziumstreifen, die den optischen Wellenleiter elektrisch mit den metallischen Elektroden verbinden. Die Elektroden befinden sich außerhalb des optischen Modalsfeldes, um optische Verluste zu vermeiden [13], Abb. 1 (b). Das Gerät ist mit einem elektrooptischen organischen Material beschichtet, das den Schlitz gleichmäßig füllt. Die modulierende Spannung wird vom metallischen elektrischen Wellenleiter getragen und fällt dank der leitenden Siliziumstreifen über den Schlitz ab. Das resultierende elektrische Feld verändert dann den Brechungsindex im Steckplatz durch den ultraschnellen elektrooptischen Effekt. Da der Steckplatz eine Breite in der Größenordnung von 100 nm hat, reichen einige Volt aus, um sehr starke Modulationsfelder zu erzeugen, die in der Größenordnung der dielektrischen Festigkeit der meisten Materialien liegen. Die Struktur hat eine hohe Modulationseffizienz, da sowohl die Modulation als auch die optischen Felder im Schlitz konzentriert sind, Abb. 1 (b) [14]. In der Tat wurden bereits erste Implementierungen von SOH-Modulatoren mit Unterspannungsoperation [11] gezeigt, und die sinusförmige Modulation bis zu 40 GHz wurde nachgewiesen [15, 16]. Die Herausforderung beim Aufbau von Hochgeschwindigkeits-SOH-Modulatoren mit niedrigem Volt besteht jedoch darin, einen hochleitenden Verbindungsstreifen zu erstellen. In einer äquivalenten Schaltung kann der Schlitz durch einen Kondensator C und die leitenden Streifen durch Widerstände R, Abb. 1 (b) dargestellt werden. Die entsprechende RC -Zeitkonstante bestimmt die Bandbreite des Geräts [10, 14, 17, 18]. Um den Widerstand R zu verringern, wurde vorgeschlagen, die Siliziumstreifen zu dopieren [10, 14]. Während die Doping die Leitfähigkeit der Siliziumstreifen erhöht (und daher die optischen Verluste erhöht), zahlt man eine zusätzliche Verluststrafe, da die Elektronenmobilität durch Verringerung der Verunreinigung beeinträchtigt wird [10, 14, 19]. Darüber hinaus zeigten die jüngsten Herstellungsversuche unerwartet niedrige Leitfähigkeit.
Peking Rofea Optoelectronics Co., Ltd., das sich in Chinas „Silicon Valley“-Peking Zhongguancun befindet, ist ein High-Tech-Unternehmen, das sich der Dienung von Inlands- und ausländischen Forschungsinstitutionen, Forschungsinstituten, Universitäten und wissenschaftlichen Forschungspersonen für Unternehmen widmet. Unser Unternehmen ist hauptsächlich in der unabhängigen Forschung und Entwicklung, des Designs, der Fertigung, des Verkaufs von optoelektronischen Produkten beteiligt und bietet innovative Lösungen und berufliche, personalisierte Dienstleistungen für wissenschaftliche Forscher und Industrieingenieure. Nach Jahren unabhängiger Innovation hat es eine reichhaltige und perfekte Reihe von photoelektrischen Produkten gebildet, die in kommunalen, militärischen, Transport-, Elektromacht-, Finanz-, Bildung, medizinischen und anderen Branchen weit verbreitet sind.
Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Ihnen!
Postzeit: März-2023