উচ্চতর সমন্বিত পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর

উচ্চ রৈখিকতাইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরএবং মাইক্রোওয়েভ ফোটন অ্যাপ্লিকেশন
যোগাযোগ ব্যবস্থার ক্রমবর্ধমান প্রয়োজনীয়তার সাথে সাথে, সংকেতের ট্রান্সমিশন দক্ষতা আরও উন্নত করার জন্য, মানুষ পরিপূরক সুবিধা অর্জনের জন্য ফোটন এবং ইলেকট্রনগুলিকে একত্রিত করবে এবং মাইক্রোওয়েভ ফোটোনিক্সের জন্ম হবে। বিদ্যুৎকে আলোতে রূপান্তর করার জন্য ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটর প্রয়োজন।মাইক্রোওয়েভ ফোটোনিক সিস্টেম, এবং এই গুরুত্বপূর্ণ ধাপটি সাধারণত পুরো সিস্টেমের কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে। যেহেতু রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালকে অপটিক্যাল ডোমেইনে রূপান্তর করা একটি অ্যানালগ সিগন্যাল প্রক্রিয়া, এবং সাধারণইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরঅন্তর্নিহিত অরৈখিকতা থাকলে, রূপান্তর প্রক্রিয়ায় গুরুতর সংকেত বিকৃতি ঘটে। আনুমানিক রৈখিক মড্যুলেশন অর্জনের জন্য, মডুলেটরের অপারেটিং পয়েন্ট সাধারণত অর্থোগোনাল বায়াস পয়েন্টে স্থির করা হয়, তবে এটি এখনও মডুলেটরের রৈখিকতার জন্য মাইক্রোওয়েভ ফোটন লিঙ্কের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না। উচ্চ রৈখিকতা সহ ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরগুলি জরুরিভাবে প্রয়োজন।

সিলিকন পদার্থের উচ্চ-গতির প্রতিসরাঙ্ক মড্যুলেশন সাধারণত ফ্রি ক্যারিয়ার প্লাজমা ডিসপারশন (FCD) প্রভাব দ্বারা অর্জন করা হয়। FCD প্রভাব এবং PN জংশন মড্যুলেশন উভয়ই অরৈখিক, যা সিলিকন মডুলেটরকে লিথিয়াম নিওবেট মডুলেটরের তুলনায় কম রৈখিক করে তোলে। লিথিয়াম নিওবেট উপকরণগুলি চমৎকার প্রদর্শন করেইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মড্যুলেশনপাকার প্রভাবের কারণে বৈশিষ্ট্য। একই সময়ে, লিথিয়াম নিওবেট উপাদানের সুবিধা হল বৃহৎ ব্যান্ডউইথ, ভালো মড্যুলেশন বৈশিষ্ট্য, কম ক্ষতি, সহজ ইন্টিগ্রেশন এবং সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়ার সাথে সামঞ্জস্য, উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটর তৈরি করতে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ব্যবহার, সিলিকনের তুলনায় প্রায় কোনও "ছোট প্লেট" নেই, বরং উচ্চ রৈখিকতা অর্জন করা। ইনসুলেটরে থিন ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট (LNOI) ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটর একটি আশাব্যঞ্জক উন্নয়নের দিক হয়ে উঠেছে। থিন ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপাদান প্রস্তুতি প্রযুক্তি এবং ওয়েভগাইড এচিং প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, থিন ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরের উচ্চ রূপান্তর দক্ষতা এবং উচ্চতর ইন্টিগ্রেশন আন্তর্জাতিক শিক্ষা এবং শিল্পের ক্ষেত্র হয়ে উঠেছে।

পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের বৈশিষ্ট্য
মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে DAP AR পরিকল্পনা লিথিয়াম নিওবেট উপকরণগুলির নিম্নলিখিত মূল্যায়ন করেছে: যদি ইলেকট্রনিক বিপ্লবের কেন্দ্রের নামকরণ করা হয় সিলিকন উপাদানের নামে যা এটি সম্ভব করে তোলে, তাহলে ফোটোনিক্স বিপ্লবের জন্মস্থানের নামকরণ সম্ভবত লিথিয়াম নিওবেটের নামে করা হবে। কারণ লিথিয়াম নিওবেট অপটিক্সের ক্ষেত্রে সিলিকন উপকরণের মতোই ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল প্রভাব, অ্যাকোস্টো-অপটিক্যাল প্রভাব, পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব, থার্মোইলেকট্রিক প্রভাব এবং ফটোরিফ্র্যাক্টিভ প্রভাবকে একীভূত করে।

অপটিক্যাল ট্রান্সমিশন বৈশিষ্ট্যের দিক থেকে, InP উপাদানের অন-চিপ ট্রান্সমিশন ক্ষতি সবচেয়ে বেশি, কারণ এটি সাধারণত ব্যবহৃত 1550nm ব্যান্ডে আলো শোষণ করে। SiO2 এবং সিলিকন নাইট্রাইডের সর্বোত্তম ট্রান্সমিশন বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং ক্ষতি ~ 0.01dB/cm স্তরে পৌঁছাতে পারে; বর্তমানে, পাতলা-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ওয়েভগাইডের তরঙ্গগাইড ক্ষতি 0.03dB/cm স্তরে পৌঁছাতে পারে এবং ভবিষ্যতে প্রযুক্তিগত স্তরের ক্রমাগত উন্নতির সাথে পাতলা-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ওয়েভগাইডের ক্ষতি আরও হ্রাস পাওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। অতএব, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপাদান সালোকসংশ্লেষণ পথ, শান্ট এবং মাইক্রোরিংয়ের মতো নিষ্ক্রিয় আলো কাঠামোর জন্য ভাল কর্মক্ষমতা দেখাবে।

আলো উৎপাদনের ক্ষেত্রে, শুধুমাত্র InP-এর সরাসরি আলো নির্গত করার ক্ষমতা রয়েছে; অতএব, মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রয়োগের জন্য, ব্যাকলোডিং ওয়েল্ডিং বা এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির মাধ্যমে LNOI ভিত্তিক ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড চিপে InP ভিত্তিক আলোক উৎস প্রবর্তন করা প্রয়োজন। আলো মড্যুলেশনের ক্ষেত্রে, উপরে জোর দেওয়া হয়েছে যে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপাদান InP এবং Si এর তুলনায় বৃহত্তর মড্যুলেশন ব্যান্ডউইথ, কম অর্ধ-তরঙ্গ ভোল্টেজ এবং কম ট্রান্সমিশন ক্ষতি অর্জন করা সহজ। তাছাড়া, সমস্ত মাইক্রোওয়েভ ফোটন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপাদানের ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মড্যুলেশনের উচ্চ রৈখিকতা অপরিহার্য।

অপটিক্যাল রাউটিংয়ের ক্ষেত্রে, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপাদানের উচ্চ গতির ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল প্রতিক্রিয়া LNOI ভিত্তিক অপটিক্যাল সুইচকে উচ্চ-গতির অপটিক্যাল রাউটিং সুইচিং করতে সক্ষম করে তোলে এবং এই ধরনের উচ্চ-গতির সুইচিংয়ের বিদ্যুৎ খরচও খুব কম। ইন্টিগ্রেটেড মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তির সাধারণ প্রয়োগের জন্য, অপটিক্যালি নিয়ন্ত্রিত বিমফর্মিং চিপে দ্রুত বিম স্ক্যানিংয়ের চাহিদা পূরণের জন্য উচ্চ-গতির সুইচিং করার ক্ষমতা রয়েছে এবং অতি-নিম্ন বিদ্যুৎ খরচের বৈশিষ্ট্যগুলি বৃহৎ-স্কেল ফেজড অ্যারে সিস্টেমের কঠোর প্রয়োজনীয়তার সাথে ভালভাবে খাপ খাইয়ে নেওয়া হয়েছে। যদিও InP ভিত্তিক অপটিক্যাল সুইচ উচ্চ-গতির অপটিক্যাল পাথ সুইচিংও উপলব্ধি করতে পারে, এটি বৃহৎ শব্দের প্রবর্তন করবে, বিশেষ করে যখন মাল্টিলেভেল অপটিক্যাল সুইচ ক্যাসকেড করা হয়, তখন শব্দ সহগ গুরুতরভাবে খারাপ হবে। সিলিকন, SiO2 এবং সিলিকন নাইট্রাইড উপাদানগুলি কেবল থার্মো-অপটিক্যাল প্রভাব বা ক্যারিয়ার বিচ্ছুরণ প্রভাবের মাধ্যমে অপটিক্যাল পাথ স্যুইচ করতে পারে, যার উচ্চ শক্তি খরচ এবং ধীর সুইচিং গতির অসুবিধা রয়েছে। যখন ফেজড অ্যারের অ্যারের আকার বড় হয়, তখন এটি বিদ্যুৎ খরচের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না।

অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফিকেশনের ক্ষেত্রে,সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল এমপ্লিফায়ার (এসওএ) InP-এর উপর ভিত্তি করে বাণিজ্যিক ব্যবহারের জন্য পরিপক্ক হয়েছে, তবে এর অসুবিধাগুলি হল উচ্চ শব্দ সহগ এবং কম স্যাচুরেশন আউটপুট পাওয়ার, যা মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত নয়। পর্যায়ক্রমিক সক্রিয়করণ এবং বিপরীতকরণের উপর ভিত্তি করে পাতলা-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ওয়েভগাইডের প্যারামেট্রিক পরিবর্ধন প্রক্রিয়া কম শব্দ এবং উচ্চ শক্তির অন-চিপ অপটিক্যাল পরিবর্ধন অর্জন করতে পারে, যা অন-চিপ অপটিক্যাল পরিবর্ধনের জন্য সমন্বিত মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তির প্রয়োজনীয়তাগুলি ভালভাবে পূরণ করতে পারে।

আলো সনাক্তকরণের ক্ষেত্রে, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নাইওবেটের 1550 এনএম ব্যান্ডে আলোতে ভালো ট্রান্সমিশন বৈশিষ্ট্য রয়েছে। আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তরের কার্যকারিতা উপলব্ধি করা যায় না, তাই মাইক্রোওয়েভ ফোটন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, চিপে আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তরের চাহিদা পূরণের জন্য। LNOI ভিত্তিক ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড চিপগুলিতে ব্যাকলোডিং ওয়েল্ডিং বা এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথের মাধ্যমে InGaAs বা Ge-Si সনাক্তকরণ ইউনিট চালু করতে হবে। অপটিক্যাল ফাইবারের সাথে সংযোগের ক্ষেত্রে, যেহেতু অপটিক্যাল ফাইবার নিজেই SiO2 উপাদান, তাই SiO2 ওয়েভগাইডের মোড ফিল্ড অপটিক্যাল ফাইবারের মোড ফিল্ডের সাথে সর্বোচ্চ মিল ডিগ্রী রাখে এবং সংযোগটি সবচেয়ে সুবিধাজনক। পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নাইওবেটের দৃঢ়ভাবে সীমাবদ্ধ তরঙ্গগাইডের মোড ফিল্ড ব্যাস প্রায় 1μm, যা অপটিক্যাল ফাইবারের মোড ফিল্ড থেকে বেশ আলাদা, তাই অপটিক্যাল ফাইবারের মোড ফিল্ডের সাথে মেলানোর জন্য সঠিক মোড স্পট রূপান্তর করতে হবে।

ইন্টিগ্রেশনের ক্ষেত্রে, বিভিন্ন উপকরণের উচ্চ ইন্টিগ্রেশন সম্ভাবনা আছে কিনা তা মূলত ওয়েভগাইডের নমন ব্যাসার্ধের উপর নির্ভর করে (ওয়েভগাইড মোড ক্ষেত্রের সীমাবদ্ধতা দ্বারা প্রভাবিত)। দৃঢ়ভাবে সীমাবদ্ধ ওয়েভগাইড একটি ছোট নমন ব্যাসার্ধের অনুমতি দেয়, যা উচ্চ ইন্টিগ্রেশন বাস্তবায়নের জন্য আরও সহায়ক। অতএব, পাতলা-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ওয়েভগাইডগুলির উচ্চ ইন্টিগ্রেশন অর্জনের সম্ভাবনা রয়েছে। অতএব, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের উপস্থিতি লিথিয়াম নিওবেট উপাদানকে সত্যিই অপটিক্যাল "সিলিকন" এর ভূমিকা পালন করতে সক্ষম করে। মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রয়োগের জন্য, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের সুবিধাগুলি আরও স্পষ্ট।