progreso de la investigación demodulador electroóptico de niobato de litio de película delgada
El modulador electroóptico es el dispositivo central de los sistemas de comunicación óptica y de fotónica de microondas. Regula la propagación de la luz en el espacio libre o en una guía de onda óptica mediante la modificación del índice de refracción del material causada por un campo eléctrico aplicado. El niobato de litio tradicional es un material que se utiliza para este fin.modulador electroópticoUtiliza niobato de litio a granel como material electroóptico. El niobato de litio monocristalino se dopa localmente para formar una guía de onda mediante difusión de titanio o intercambio de protones. La diferencia de índice de refracción entre la capa central y la de revestimiento es muy pequeña, y la guía de onda presenta una baja capacidad de acoplamiento al campo luminoso. La longitud total del modulador electroóptico encapsulado suele ser de 5 a 10 cm.
La tecnología de niobato de litio sobre aislante (LNOI) ofrece una solución eficaz al problema del gran tamaño de los moduladores electroópticos de niobato de litio. La diferencia de índice de refracción entre la capa central de la guía de onda y la capa de revestimiento alcanza el 0,7, lo que mejora notablemente la capacidad de acoplamiento del modo óptico y el efecto de regulación electroóptica de la guía de onda, convirtiéndose así en un área de investigación clave en el campo de los moduladores electroópticos.
Gracias a los avances en la tecnología de micromecanizado, el desarrollo de moduladores electroópticos basados en la plataforma LNOI ha experimentado un rápido progreso, mostrando una tendencia hacia tamaños más compactos y una mejora continua del rendimiento. Según la estructura de guía de onda utilizada, los moduladores electroópticos típicos de niobato de litio de película delgada son moduladores electroópticos de guía de onda grabados directamente o híbridos cargados.moduladores de guía de onday moduladores electroópticos de guía de onda integrados de silicio híbrido.
Actualmente, la mejora del proceso de grabado en seco reduce considerablemente las pérdidas en las guías de onda de niobato de litio de película delgada. El método de carga de cresta resuelve el problema de la alta dificultad del proceso de grabado y ha permitido la obtención de un modulador electroóptico de niobato de litio con una tensión de media onda inferior a 1 V. Su combinación con la tecnología SOI consolidada se ajusta a la tendencia de la integración híbrida de fotones y electrones. La tecnología de niobato de litio de película delgada presenta ventajas para la obtención de moduladores electroópticos integrados en chip con bajas pérdidas, tamaño reducido y gran ancho de banda. Teóricamente, se predice que la guía de onda push-pull de niobato de litio de película delgada de 3 mmmodulador M-ZEl ancho de banda electroóptico de 3 dB puede alcanzar hasta 400 GHz, y se ha informado que el ancho de banda del modulador de niobato de litio de película delgada preparado experimentalmente supera ligeramente los 100 GHz, lo que aún dista mucho del límite superior teórico. La mejora derivada de la optimización de los parámetros estructurales básicos es limitada. En el futuro, desde la perspectiva de explorar nuevos mecanismos y estructuras, como el diseño del electrodo de guía de onda coplanar estándar como un electrodo de microondas segmentado, el rendimiento del modulador podría mejorarse aún más.
Además, la consecución del encapsulado de chips moduladores integrados y la integración heterogénea en chip con láseres, detectores y otros dispositivos representa tanto una oportunidad como un desafío para el desarrollo futuro de los moduladores de niobato de litio de película delgada. El modulador electroóptico de niobato de litio de película delgada desempeñará un papel más importante en la fotónica de microondas, las comunicaciones ópticas y otros campos.
Fecha de publicación: 7 de abril de 2025