ఉన్నత సమీకృత సన్నని పొర లిథియం నియోబేట్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్

అధిక సరళతఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్మరియు మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ అప్లికేషన్
కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థల అవసరాలు పెరగడంతో, సంకేతాల ప్రసార సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరచడానికి, పరస్పర ప్రయోజనాలను సాధించడానికి ఫోటాన్‌లు మరియు ఎలక్ట్రాన్‌లను మిళితం చేస్తారు, మరియు మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ ఆవిర్భవిస్తుంది. విద్యుత్తును కాంతిగా మార్చడానికి ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్ అవసరం.మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ వ్యవస్థలుమరియు ఈ కీలకమైన దశ సాధారణంగా మొత్తం వ్యవస్థ యొక్క పనితీరును నిర్ణయిస్తుంది. రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌ను ఆప్టికల్ డొమైన్‌లోకి మార్చడం అనేది ఒక అనలాగ్ సిగ్నల్ ప్రక్రియ, మరియు సాధారణఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్లుసహజసిద్ధమైన నాన్-లీనియారిటీ ఉండటం వల్ల, మార్పిడి ప్రక్రియలో తీవ్రమైన సిగ్నల్ వక్రీకరణ జరుగుతుంది. సుమారుగా లీనియర్ మాడ్యులేషన్‌ను సాధించడానికి, మాడ్యులేటర్ యొక్క ఆపరేటింగ్ పాయింట్‌ను సాధారణంగా ఆర్థోగోనల్ బయాస్ పాయింట్ వద్ద స్థిరపరుస్తారు, కానీ ఇది ఇప్పటికీ మాడ్యులేటర్ యొక్క లీనియారిటీకి సంబంధించి మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ లింక్ యొక్క అవసరాలను తీర్చలేకపోతోంది. అధిక లీనియారిటీ కలిగిన ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్లు అత్యవసరంగా అవసరం.

సిలికాన్ పదార్థాల యొక్క అధిక-వేగ వక్రీభవన సూచిక మాడ్యులేషన్ సాధారణంగా ఫ్రీ క్యారియర్ ప్లాస్మా డిస్పర్షన్ (FCD) ప్రభావం ద్వారా సాధించబడుతుంది. FCD ప్రభావం మరియు PN జంక్షన్ మాడ్యులేషన్ రెండూ నాన్-లీనియర్, ఇది సిలికాన్ మాడ్యులేటర్‌ను లిథియం నియోబేట్ మాడ్యులేటర్ కంటే తక్కువ లీనియర్‌గా చేస్తుంది. లిథియం నియోబేట్ పదార్థాలు అద్భుతమైన లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి.ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేషన్వాటి పక్కర్ ఎఫెక్ట్ కారణంగా ఈ లక్షణాలు ఏర్పడతాయి. అదే సమయంలో, లిథియం నియోబేట్ పదార్థం పెద్ద బ్యాండ్‌విడ్త్, మంచి మాడ్యులేషన్ లక్షణాలు, తక్కువ నష్టం, సులభమైన అనుసంధానం మరియు సెమీకండక్టర్ ప్రక్రియతో అనుకూలత వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. అధిక-పనితీరు గల ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్‌ను తయారు చేయడానికి పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల, సిలికాన్‌తో పోలిస్తే దాదాపు "షార్ట్ ప్లేట్" ఉండదు, అలాగే అధిక లీనియారిటీని కూడా సాధించవచ్చు. ఇన్సులేటర్‌పై పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ (LNOI) ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ ఒక ఆశాజనకమైన అభివృద్ధి దిశగా మారింది. పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ పదార్థ తయారీ సాంకేతికత మరియు వేవ్‌గైడ్ ఎచింగ్ సాంకేతికత అభివృద్ధి చెందడంతో, పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ యొక్క అధిక మార్పిడి సామర్థ్యం మరియు అధిక అనుసంధానం అంతర్జాతీయ విద్యా మరియు పారిశ్రామిక రంగాలకు ఒక ముఖ్యమైన అంశంగా మారింది.

పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ యొక్క లక్షణాలు
యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని DAP AR ప్రణాళిక, లిథియం నియోబేట్ పదార్థాలపై ఈ క్రింది మూల్యాంకనాన్ని చేసింది: ఎలక్ట్రానిక్ విప్లవానికి కేంద్ర బిందువును దానిని సాధ్యం చేసే సిలికాన్ పదార్థం పేరు మీద పెట్టినట్లయితే, ఫోటోనిక్స్ విప్లవానికి జన్మస్థలాన్ని లిథియం నియోబేట్ పేరు మీద పెట్టే అవకాశం ఉంది. ఎందుకంటే, ఆప్టిక్స్ రంగంలోని సిలికాన్ పదార్థాల మాదిరిగానే, లిథియం నియోబేట్ కూడా ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ ప్రభావం, అకౌస్టో-ఆప్టికల్ ప్రభావం, పీజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం మరియు ఫోటోరిఫ్రాక్టివ్ ప్రభావాలను ఒకే దానిలో ఏకీకృతం చేస్తుంది.

ఆప్టికల్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లక్షణాల పరంగా, సాధారణంగా ఉపయోగించే 1550nm బ్యాండ్‌లో కాంతిని శోషించుకోవడం వల్ల InP మెటీరియల్ అత్యధిక ఆన్-చిప్ ట్రాన్స్‌మిషన్ నష్టాన్ని కలిగి ఉంటుంది. SiO2 మరియు సిలికాన్ నైట్రైడ్ ఉత్తమ ట్రాన్స్‌మిషన్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, మరియు వాటి నష్టం ~ 0.01dB/cm స్థాయికి చేరుకోగలదు; ప్రస్తుతం, థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ వేవ్‌గైడ్ యొక్క వేవ్‌గైడ్ నష్టం 0.03dB/cm స్థాయికి చేరుకోగలదు, మరియు భవిష్యత్తులో సాంకేతిక స్థాయి నిరంతరం మెరుగుపడటంతో థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ వేవ్‌గైడ్ నష్టాన్ని మరింత తగ్గించే అవకాశం ఉంది. అందువల్ల, థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ మెటీరియల్ ఫోటోసింథటిక్ పాత్, షంట్ మరియు మైక్రోరింగ్ వంటి పాసివ్ లైట్ నిర్మాణాలకు మంచి పనితీరును కనబరుస్తుంది.

కాంతి ఉత్పాదన పరంగా, InPకి మాత్రమే నేరుగా కాంతిని విడుదల చేసే సామర్థ్యం ఉంది; అందువల్ల, మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్‌ల అనువర్తనం కోసం, బ్యాక్‌లోడింగ్ వెల్డింగ్ లేదా ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ పద్ధతి ద్వారా LNOI ఆధారిత ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ చిప్‌పై InP ఆధారిత కాంతి మూలాన్ని ప్రవేశపెట్టడం అవసరం. కాంతి మాడ్యులేషన్ పరంగా, InP మరియు Si లతో పోలిస్తే పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ పదార్థంతో పెద్ద మాడ్యులేషన్ బ్యాండ్‌విడ్త్, తక్కువ హాఫ్-వేవ్ వోల్టేజ్ మరియు తక్కువ ట్రాన్స్‌మిషన్ లాస్‌ను సాధించడం సులభమని పైన నొక్కి చెప్పబడింది. అంతేకాకుండా, పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ పదార్థాల ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేషన్ యొక్క అధిక లీనియారిటీ అన్ని మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ అనువర్తనాలకు అత్యవసరం.

ఆప్టికల్ రౌటింగ్ పరంగా, పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ పదార్థం యొక్క అధిక వేగవంతమైన ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ ప్రతిస్పందన, LNOI ఆధారిత ఆప్టికల్ స్విచ్‌ను అధిక-వేగ ఆప్టికల్ రౌటింగ్ స్విచ్చింగ్‌కు సామర్థ్యం గలదిగా చేస్తుంది, మరియు అటువంటి అధిక-వేగ స్విచ్చింగ్ యొక్క విద్యుత్ వినియోగం కూడా చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఇంటిగ్రేటెడ్ మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ టెక్నాలజీ యొక్క సాధారణ అనువర్తనం కోసం, ఆప్టికల్‌గా నియంత్రించబడే బీమ్‌ఫార్మింగ్ చిప్, వేగవంతమైన బీమ్ స్కానింగ్ అవసరాలను తీర్చడానికి అధిక-వేగ స్విచ్చింగ్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, మరియు దాని అతి తక్కువ విద్యుత్ వినియోగ లక్షణాలు పెద్ద-స్థాయి ఫేజ్డ్ అర్రే సిస్టమ్ యొక్క కఠినమైన అవసరాలకు బాగా అనుకూలంగా ఉంటాయి. InP ఆధారిత ఆప్టికల్ స్విచ్ కూడా అధిక-వేగ ఆప్టికల్ పాత్ స్విచ్చింగ్‌ను సాధించగలిగినప్పటికీ, అది అధిక శబ్దాన్ని (నాయిస్) కలిగిస్తుంది, ముఖ్యంగా బహుళ-స్థాయి ఆప్టికల్ స్విచ్‌ను క్యాస్కేడ్ చేసినప్పుడు, శబ్ద గుణకం (నాయిస్ కోఎఫిషియంట్) తీవ్రంగా క్షీణిస్తుంది. సిలికాన్, SiO2 మరియు సిలికాన్ నైట్రైడ్ పదార్థాలు కేవలం థర్మో-ఆప్టికల్ ప్రభావం లేదా క్యారియర్ డిస్పర్షన్ ప్రభావం ద్వారా మాత్రమే ఆప్టికల్ పాత్‌లను స్విచ్ చేయగలవు, దీనివల్ల అధిక విద్యుత్ వినియోగం మరియు నెమ్మదైన స్విచ్చింగ్ వేగం వంటి ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి. ఫేజ్డ్ అర్రే యొక్క అర్రే పరిమాణం పెద్దగా ఉన్నప్పుడు, అది విద్యుత్ వినియోగ అవసరాలను తీర్చలేదు.

ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్ పరంగా,సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (SOAInP ఆధారిత సాంకేతికత వాణిజ్యపరమైన వినియోగానికి పరిపక్వత చెందింది, కానీ అధిక నాయిస్ కోఎఫిషియంట్ మరియు తక్కువ శాచ్యురేషన్ అవుట్‌పుట్ పవర్ వంటి ప్రతికూలతలు దీనికి ఉన్నాయి, ఇది మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్‌ల అనువర్తనానికి అనుకూలమైనది కాదు. ఆవర్తన యాక్టివేషన్ మరియు ఇన్వర్షన్ ఆధారంగా పనిచేసే థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ వేవ్‌గైడ్ యొక్క పారామెట్రిక్ యాంప్లిఫికేషన్ ప్రక్రియ, తక్కువ నాయిస్ మరియు అధిక పవర్‌తో ఆన్-చిప్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్‌ను సాధించగలదు. ఇది ఆన్-చిప్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్ కోసం ఇంటిగ్రేటెడ్ మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ టెక్నాలజీ యొక్క అవసరాలను చక్కగా తీర్చగలదు.

కాంతిని గుర్తించే విషయంలో, పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ 1550 nm బ్యాండ్‌లో కాంతికి మంచి ప్రసార లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి యొక్క పనితీరును గ్రహించలేము, కాబట్టి మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ అనువర్తనాల కోసం, చిప్‌పై ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి అవసరాలను తీర్చడానికి, బ్యాక్‌లోడింగ్ వెల్డింగ్ లేదా ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ద్వారా LNOI ఆధారిత ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ చిప్‌లపై InGaAs లేదా Ge-Si డిటెక్షన్ యూనిట్లను ప్రవేశపెట్టాలి. ఆప్టికల్ ఫైబర్‌తో కప్లింగ్ పరంగా, ఆప్టికల్ ఫైబర్ స్వయంగా SiO2 పదార్థం కాబట్టి, SiO2 వేవ్‌గైడ్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్, ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్‌తో అత్యధిక మ్యాచింగ్ డిగ్రీని కలిగి ఉంటుంది మరియు కప్లింగ్ అత్యంత సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది. పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ యొక్క బలంగా పరిమితం చేయబడిన వేవ్‌గైడ్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్ వ్యాసం సుమారు 1μm ఉంటుంది, ఇది ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్ కంటే చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క మోడ్ ఫీల్డ్‌కు సరిపోలడానికి సరైన మోడ్ స్పాట్ పరివర్తనను తప్పనిసరిగా నిర్వహించాలి.

ఏకీకరణ పరంగా, వివిధ పదార్థాలకు అధిక ఏకీకరణ సామర్థ్యం ఉందా లేదా అనేది ప్రధానంగా వేవ్‌గైడ్ యొక్క వంపు వ్యాసార్థంపై ఆధారపడి ఉంటుంది (ఇది వేవ్‌గైడ్ మోడ్ ఫీల్డ్ యొక్క పరిమితి ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది). తీవ్రంగా పరిమితం చేయబడిన వేవ్‌గైడ్ చిన్న వంపు వ్యాసార్థాన్ని అనుమతిస్తుంది, ఇది అధిక ఏకీకరణను సాధించడానికి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ వేవ్‌గైడ్‌లు అధిక ఏకీకరణను సాధించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. కాబట్టి, పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ ఆవిర్భావం, లిథియం నియోబేట్ పదార్థం నిజంగా ఆప్టికల్ "సిలికాన్" పాత్రను పోషించడాన్ని సాధ్యం చేస్తుంది. మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్‌ల అనువర్తనానికి, పలుచని పొర లిథియం నియోబేట్ యొక్క ప్రయోజనాలు మరింత స్పష్టంగా కనిపిస్తాయి.