హయ్యర్ ఇంటిగ్రేటెడ్ థిన్ ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్

అధిక రేఖీయతఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్మరియు మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ అప్లికేషన్
కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థల అవసరాల పెరుగుదలతో, సిగ్నల్స్ ప్రసార సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరచడానికి, ప్రజలు ఫోటాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లను ఫ్యూజ్ చేసి పరిపూరకరమైన ప్రయోజనాలను సాధిస్తారు మరియు మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ పుడతాయి. విద్యుత్తును కాంతిగా మార్చడానికి ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్ అవసరం.మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ వ్యవస్థలు, మరియు ఈ కీలక దశ సాధారణంగా మొత్తం వ్యవస్థ యొక్క పనితీరును నిర్ణయిస్తుంది. రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌ను ఆప్టికల్ డొమైన్‌గా మార్చడం అనలాగ్ సిగ్నల్ ప్రక్రియ కాబట్టి, మరియు సాధారణమైనదిఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్లుస్వాభావిక నాన్‌లీనియారిటీని కలిగి ఉండటం వలన, మార్పిడి ప్రక్రియలో తీవ్రమైన సిగ్నల్ వక్రీకరణ ఉంటుంది. ఉజ్జాయింపు లీనియర్ మాడ్యులేషన్ సాధించడానికి, మాడ్యులేటర్ యొక్క ఆపరేటింగ్ పాయింట్ సాధారణంగా ఆర్తోగోనల్ బయాస్ పాయింట్ వద్ద స్థిరంగా ఉంటుంది, అయితే ఇది ఇప్పటికీ మాడ్యులేటర్ యొక్క లీనియారిటీ కోసం మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ లింక్ యొక్క అవసరాలను తీర్చలేదు. అధిక లీనియారిటీ కలిగిన ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్లు అత్యవసరంగా అవసరం.

సిలికాన్ పదార్థాల యొక్క అధిక-వేగ వక్రీభవన సూచిక మాడ్యులేషన్ సాధారణంగా ఉచిత క్యారియర్ ప్లాస్మా వ్యాప్తి (FCD) ప్రభావం ద్వారా సాధించబడుతుంది. FCD ప్రభావం మరియు PN జంక్షన్ మాడ్యులేషన్ రెండూ నాన్‌లీనియర్‌గా ఉంటాయి, ఇది సిలికాన్ మాడ్యులేటర్‌ను లిథియం నియోబేట్ మాడ్యులేటర్ కంటే తక్కువ లీనియర్‌గా చేస్తుంది. లిథియం నియోబేట్ పదార్థాలు అద్భుతమైనవిగా ప్రదర్శిస్తాయి.ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేషన్వాటి పుకర్ ప్రభావం కారణంగా లక్షణాలు. అదే సమయంలో, లిథియం నియోబేట్ పదార్థం పెద్ద బ్యాండ్‌విడ్త్, మంచి మాడ్యులేషన్ లక్షణాలు, తక్కువ నష్టం, సులభమైన ఏకీకరణ మరియు సెమీకండక్టర్ ప్రక్రియతో అనుకూలత, అధిక-పనితీరు గల ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్‌ను తయారు చేయడానికి సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్‌ను ఉపయోగించడం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, సిలికాన్‌తో పోలిస్తే దాదాపు "షార్ట్ ప్లేట్" కాదు, కానీ అధిక లీనియరిటీని సాధించడానికి కూడా. ఇన్సులేటర్‌పై సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ (LNOI) ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ ఒక ఆశాజనకమైన అభివృద్ధి దిశగా మారింది. సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ మెటీరియల్ తయారీ సాంకేతికత మరియు వేవ్‌గైడ్ ఎచింగ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధితో, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ యొక్క అధిక మార్పిడి సామర్థ్యం మరియు అధిక ఏకీకరణ అంతర్జాతీయ విద్యాసంస్థ మరియు పరిశ్రమల రంగంగా మారింది.

సన్నని పొర లిథియం నియోబేట్ యొక్క లక్షణాలు
యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో DAP AR ప్లానింగ్ లిథియం నియోబేట్ పదార్థాల యొక్క ఈ క్రింది మూల్యాంకనాన్ని చేసింది: ఎలక్ట్రానిక్ విప్లవం యొక్క కేంద్రానికి దానిని సాధ్యం చేసే సిలికాన్ పదార్థం పేరు పెట్టబడితే, ఫోటోనిక్స్ విప్లవం యొక్క జన్మస్థలానికి లిథియం నియోబేట్ పేరు పెట్టే అవకాశం ఉంది. ఎందుకంటే లిథియం నియోబేట్ ఆప్టిక్స్ రంగంలో సిలికాన్ పదార్థాల మాదిరిగానే ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ ప్రభావం, అకౌస్టో-ఆప్టికల్ ప్రభావం, పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం మరియు ఫోటోరిఫ్రాక్టివ్ ప్రభావాన్ని ఒకదానిలో అనుసంధానిస్తుంది.

ఆప్టికల్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లక్షణాల పరంగా, సాధారణంగా ఉపయోగించే 1550nm బ్యాండ్‌లో కాంతిని గ్రహించడం వల్ల InP మెటీరియల్ అతిపెద్ద ఆన్-చిప్ ట్రాన్స్‌మిషన్ నష్టాన్ని కలిగి ఉంటుంది. SiO2 మరియు సిలికాన్ నైట్రైడ్ ఉత్తమ ట్రాన్స్‌మిషన్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు నష్టం ~ 0.01dB/cm స్థాయికి చేరుకుంటుంది; ప్రస్తుతం, థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ వేవ్‌గైడ్ యొక్క వేవ్‌గైడ్ నష్టం 0.03dB/cm స్థాయికి చేరుకుంటుంది మరియు భవిష్యత్తులో సాంకేతిక స్థాయి నిరంతర మెరుగుదలతో థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ వేవ్‌గైడ్ నష్టం మరింత తగ్గించే అవకాశం ఉంది. అందువల్ల, కిరణజన్య సంయోగక్రియ మార్గం, షంట్ మరియు మైక్రోరింగ్ వంటి నిష్క్రియాత్మక కాంతి నిర్మాణాలకు థిన్ ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ మెటీరియల్ మంచి పనితీరును చూపుతుంది.

కాంతి ఉత్పత్తి పరంగా, InP మాత్రమే కాంతిని నేరుగా విడుదల చేసే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది; అందువల్ల, మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్‌ల అప్లికేషన్ కోసం, బ్యాక్‌లోడింగ్ వెల్డింగ్ లేదా ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ద్వారా LNOI ఆధారిత ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ చిప్‌లో InP ఆధారిత కాంతి మూలాన్ని పరిచయం చేయడం అవసరం. లైట్ మాడ్యులేషన్ పరంగా, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ పదార్థం InP మరియు Si కంటే పెద్ద మాడ్యులేషన్ బ్యాండ్‌విడ్త్, తక్కువ హాఫ్-వేవ్ వోల్టేజ్ మరియు తక్కువ ట్రాన్స్మిషన్ నష్టాన్ని సాధించడం సులభం అని పైన నొక్కి చెప్పబడింది. అంతేకాకుండా, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ పదార్థాల ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేషన్ యొక్క అధిక లీనియరిటీ అన్ని మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ అప్లికేషన్‌లకు అవసరం.

ఆప్టికల్ రూటింగ్ పరంగా, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ పదార్థం యొక్క అధిక వేగ ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ ప్రతిస్పందన LNOI ఆధారిత ఆప్టికల్ స్విచ్‌ను అధిక-వేగ ఆప్టికల్ రూటింగ్ స్విచింగ్‌కు సామర్థ్యం కలిగిస్తుంది మరియు అటువంటి అధిక-వేగ స్విచింగ్ యొక్క విద్యుత్ వినియోగం కూడా చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఇంటిగ్రేటెడ్ మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ టెక్నాలజీ యొక్క సాధారణ అప్లికేషన్ కోసం, ఆప్టికల్‌గా నియంత్రించబడిన బీమ్‌ఫార్మింగ్ చిప్ వేగవంతమైన బీమ్ స్కానింగ్ అవసరాలను తీర్చడానికి అధిక-వేగ స్విచింగ్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు అల్ట్రా-తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం యొక్క లక్షణాలు పెద్ద-స్థాయి దశల శ్రేణి వ్యవస్థ యొక్క కఠినమైన అవసరాలకు బాగా అనుగుణంగా ఉంటాయి. InP ఆధారిత ఆప్టికల్ స్విచ్ హై-స్పీడ్ ఆప్టికల్ పాత్ స్విచింగ్‌ను కూడా గ్రహించగలిగినప్పటికీ, అది పెద్ద శబ్దాన్ని పరిచయం చేస్తుంది, ప్రత్యేకించి బహుళస్థాయి ఆప్టికల్ స్విచ్ క్యాస్కేడ్ చేయబడినప్పుడు, శబ్ద గుణకం తీవ్రంగా క్షీణిస్తుంది. సిలికాన్, SiO2 మరియు సిలికాన్ నైట్రైడ్ పదార్థాలు థర్మో-ఆప్టికల్ ప్రభావం లేదా క్యారియర్ డిస్పర్షన్ ప్రభావం ద్వారా మాత్రమే ఆప్టికల్ మార్గాలను మార్చగలవు, ఇది అధిక విద్యుత్ వినియోగం మరియు నెమ్మదిగా మారే వేగం యొక్క ప్రతికూలతలను కలిగి ఉంటుంది. దశల శ్రేణి యొక్క శ్రేణి పరిమాణం పెద్దగా ఉన్నప్పుడు, అది విద్యుత్ వినియోగం యొక్క అవసరాలను తీర్చదు.

ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్ పరంగా, దిసెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (SOA తెలుగు in లో) ఆధారంగా InP వాణిజ్య ఉపయోగం కోసం పరిణతి చెందింది, కానీ దీనికి అధిక శబ్ద గుణకం మరియు తక్కువ సంతృప్త అవుట్‌పుట్ శక్తి యొక్క ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి, ఇది మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్‌ల అనువర్తనానికి అనుకూలంగా లేదు. ఆవర్తన క్రియాశీలత మరియు విలోమం ఆధారంగా సన్నని-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ వేవ్‌గైడ్ యొక్క పారామెట్రిక్ యాంప్లిఫికేషన్ ప్రక్రియ తక్కువ శబ్దం మరియు అధిక శక్తి ఆన్-చిప్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్‌ను సాధించగలదు, ఇది ఆన్-చిప్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్ కోసం ఇంటిగ్రేటెడ్ మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ టెక్నాలజీ అవసరాలను బాగా తీర్చగలదు.

కాంతి గుర్తింపు పరంగా, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ 1550 nm బ్యాండ్‌లో కాంతికి మంచి ప్రసార లక్షణాలను కలిగి ఉంది. ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి యొక్క పనితీరును గ్రహించలేము, కాబట్టి మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ అప్లికేషన్‌ల కోసం, చిప్‌లోని ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి అవసరాలను తీర్చడానికి. వెల్డింగ్ లేదా ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్‌ను బ్యాక్‌లోడింగ్ చేయడం ద్వారా LNOI ఆధారిత ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ చిప్‌లలో InGaAs లేదా Ge-Si డిటెక్షన్ యూనిట్‌లను ప్రవేశపెట్టాలి. ఆప్టికల్ ఫైబర్‌తో కలపడం పరంగా, ఆప్టికల్ ఫైబర్ SiO2 పదార్థం కాబట్టి, SiO2 వేవ్‌గైడ్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్ ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్‌తో అత్యధిక మ్యాచింగ్ డిగ్రీని కలిగి ఉంది మరియు కలపడం అత్యంత అనుకూలమైనది. సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ యొక్క బలంగా పరిమితం చేయబడిన వేవ్‌గైడ్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్ వ్యాసం దాదాపు 1μm, ఇది ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్ నుండి చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్‌తో సరిపోలడానికి సరైన మోడ్ స్పాట్ పరివర్తనను నిర్వహించాలి.

ఏకీకరణ పరంగా, వివిధ పదార్థాలు అధిక ఏకీకరణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయా లేదా అనేది ప్రధానంగా వేవ్‌గైడ్ యొక్క బెండింగ్ వ్యాసార్థంపై ఆధారపడి ఉంటుంది (వేవ్‌గైడ్ మోడ్ ఫీల్డ్ యొక్క పరిమితి ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది). బలంగా పరిమితం చేయబడిన వేవ్‌గైడ్ చిన్న బెండింగ్ వ్యాసార్థాన్ని అనుమతిస్తుంది, ఇది అధిక ఏకీకరణ యొక్క సాక్షాత్కారానికి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, సన్నని-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ వేవ్‌గైడ్‌లు అధిక ఏకీకరణను సాధించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ కనిపించడం వల్ల లిథియం నియోబేట్ పదార్థం నిజంగా ఆప్టికల్ "సిలికాన్" పాత్రను పోషించడం సాధ్యమవుతుంది. మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్‌ల అప్లికేషన్ కోసం, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ యొక్క ప్రయోజనాలు మరింత స్పష్టంగా ఉన్నాయి.