Modulador electroóptico de alto rendimiento:modulador de niobato de litio de película delgada
Un modulador electroóptico (Modulador EOM) es un modulador que utiliza el efecto electroóptico de ciertos cristales electroópticos, capaz de convertir las señales electrónicas de alta velocidad de los dispositivos de comunicación en señales ópticas. Al someterse a un campo eléctrico, el índice de refracción del cristal electroóptico cambia, y sus características de onda óptica también cambian en consecuencia. Esto permite modular la amplitud, la fase y el estado de polarización de la señal óptica, convirtiendo la señal electrónica de alta velocidad del dispositivo de comunicación en una señal óptica mediante modulación.
En la actualidad existen tres tipos principales demoduladores electroópticosEn el mercado: moduladores basados en silicio, moduladores de fosfuro de indio y moduladores de película delgada.modulador de niobato de litioEntre ellos, el silicio no posee un coeficiente electroóptico directo, por lo que su rendimiento es más general y solo es adecuado para la producción de moduladores de módulos transceptores de transmisión de datos de corta distancia. El fosfuro de indio, si bien es adecuado para módulos transceptores de redes de comunicación óptica de media y larga distancia, presenta requisitos de integración extremadamente altos, un coste relativamente alto y ciertas limitaciones en su aplicación. Por el contrario, el cristal de niobato de litio no solo es rico en efecto fotoeléctrico, el efecto fotorrefractivo establecido, el efecto no lineal, el efecto electroóptico, el efecto óptico acústico, el efecto piezoeléctrico y el efecto termoeléctrico son iguales a uno, y gracias a su estructura reticular y rica estructura de defectos, muchas propiedades del niobato de litio pueden regularse en gran medida mediante la composición del cristal, el dopaje de elementos, el control del estado de valencia, etc. Alcanza un rendimiento fotoeléctrico superior, como el coeficiente electroóptico de hasta 30,9 pm/V, significativamente más alto que el fosfuro de indio, y tiene un pequeño efecto chirrido (efecto chirrido: se refiere al fenómeno de que la frecuencia dentro del pulso cambia con el tiempo durante el proceso de transmisión del pulso láser. Un efecto chirrido mayor da como resultado una relación señal-ruido más baja y un efecto no lineal), una buena relación de extinción (la relación de potencia promedio del estado "encendido" de la señal a su estado "apagado") y una estabilidad superior del dispositivo. Además, el mecanismo de funcionamiento del modulador de niobato de litio de película delgada difiere del de los moduladores de silicio y fosfuro de indio que utilizan métodos de modulación no lineal. Estos últimos emplean un efecto electroóptico lineal para cargar la señal modulada eléctricamente en la portadora óptica. La velocidad de modulación se determina principalmente por el rendimiento del electrodo de microondas, lo que permite lograr una mayor velocidad y linealidad de modulación, así como un menor consumo de energía. Por todo lo anterior, el niobato de litio se ha convertido en la opción ideal para la preparación de moduladores electroópticos de alto rendimiento, con una amplia gama de aplicaciones en redes de comunicación óptica coherente de 100G/400G y centros de datos de ultraalta velocidad, pudiendo alcanzar largas distancias de transmisión de más de 100 kilómetros.
El niobato de litio, como material revolucionario de la "revolución fotónica", si bien presenta numerosas ventajas en comparación con el silicio y el fosfuro de indio, a menudo se presenta como material a granel en el dispositivo. La luz se limita a la guía de ondas plana formada por difusión iónica o intercambio de protones. La diferencia en el índice de refracción suele ser relativamente pequeña (aproximadamente 0,02) y el tamaño del dispositivo es relativamente grande. Resulta difícil satisfacer las necesidades de miniaturización e integración.dispositivos ópticos, y su línea de producción aún es diferente de la línea de proceso de microelectrónica real, y existe un problema de alto costo, por lo que la formación de películas delgadas es una dirección de desarrollo importante para el niobato de litio utilizado en moduladores electroópticos.
Hora de publicación: 24 de diciembre de 2024