উচ্চতর সমন্বিত পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ইলেক্ট্রো-অপ্টিক মডুলেটর

উচ্চ রৈখিকতাইলেক্ট্রো অপটিক মডুলেটরএবং মাইক্রোওয়েভ ফোটন অ্যাপ্লিকেশন
যোগাযোগ ব্যবস্থার ক্রমবর্ধমান প্রয়োজনীয়তার সাথে, সংকেতগুলির সংক্রমণ দক্ষতা আরও উন্নত করার জন্য, লোকেরা পরিপূরক সুবিধাগুলি অর্জনের জন্য ফোটন এবং ইলেকট্রনকে ফিউজ করবে এবং মাইক্রোওয়েভ ফোটোনিক্সের জন্ম হবে।ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটর বিদ্যুতের আলোতে রূপান্তরের জন্য প্রয়োজনমাইক্রোওয়েভ ফোটোনিক সিস্টেম, এবং এই মূল পদক্ষেপটি সাধারণত পুরো সিস্টেমের কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে।যেহেতু রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালকে অপটিক্যাল ডোমেনে রূপান্তর করা একটি এনালগ সিগন্যাল প্রক্রিয়া এবং সাধারণইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরসহজাত অরৈখিকতা আছে, রূপান্তর প্রক্রিয়ায় গুরুতর সংকেত বিকৃতি রয়েছে।আনুমানিক রৈখিক মডুলেশন 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 জরুরীভাবে প্রয়োজন।

সিলিকন পদার্থের উচ্চ-গতির প্রতিসরণমূলক সূচক মড্যুলেশন সাধারণত ফ্রি ক্যারিয়ার প্লাজমা ডিসপারসন (FCD) প্রভাব দ্বারা অর্জন করা হয়।FCD প্রভাব এবং PN জংশন মডুলেশন উভয়ই অরৈখিক, যা সিলিকন মডুলেটরকে লিথিয়াম নিওবেট মডুলেটরের চেয়ে কম রৈখিক করে তোলে।লিথিয়াম niobate উপকরণ চমৎকার প্রদর্শনইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মড্যুলেশনতাদের পাকার প্রভাব কারণে বৈশিষ্ট্য.একই সময়ে, লিথিয়াম নিওবেট উপাদানের সুবিধা রয়েছে বড় ব্যান্ডউইথ, ভাল মডুলেশন বৈশিষ্ট্য, কম ক্ষতি, সহজ একীকরণ এবং সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়ার সাথে সামঞ্জস্য, সিলিকনের তুলনায় উচ্চ-পারফরম্যান্স ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটর তৈরি করতে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের ব্যবহার। প্রায় কোন "শর্ট প্লেট", কিন্তু উচ্চ রৈখিকতা অর্জন.পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম niobate (LNOI) ইলেক্ট্রো-অপ্টিক মডুলেটর ইনসুলেটর একটি প্রতিশ্রুতিশীল উন্নয়ন দিক হয়ে উঠেছে।পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপাদান প্রস্তুতি প্রযুক্তি এবং ওয়েভগাইড এচিং প্রযুক্তির বিকাশের সাথে, উচ্চ রূপান্তর দক্ষতা এবং পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ইলেক্ট্রো-অপ্টিক মডুলেটরের উচ্চ একীকরণ আন্তর্জাতিক একাডেমিয়া এবং শিল্পের ক্ষেত্রে পরিণত হয়েছে।

পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের বৈশিষ্ট্য
মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে DAP AR পরিকল্পনা লিথিয়াম নিওবেট উপাদানগুলির নিম্নলিখিত মূল্যায়ন করেছে: যদি ইলেকট্রনিক বিপ্লবের কেন্দ্রের নামকরণ করা হয় সিলিকন উপাদানের নামে যা এটি সম্ভব করে, তাহলে ফোটোনিক্স বিপ্লবের জন্মস্থান লিথিয়াম নিওবেটের নামে নামকরণ করা হতে পারে। .এর কারণ হল লিথিয়াম নিওবেট ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল ইফেক্ট, অ্যাকোস্টো-অপটিক্যাল ইফেক্ট, পাইজোইলেক্ট্রিক ইফেক্ট, থার্মোইলেক্ট্রিক ইফেক্ট এবং ফটোরিফ্র্যাকটিভ ইফেক্টকে একত্রিত করে, ঠিক যেমন অপটিক্সের ক্ষেত্রে সিলিকন পদার্থ।

অপটিক্যাল ট্রান্সমিশন বৈশিষ্ট্যের পরিপ্রেক্ষিতে, সাধারণত ব্যবহৃত 1550nm ব্যান্ডে আলো শোষণের কারণে InP উপাদানের অন-চিপ ট্রান্সমিশন ক্ষতির পরিমাণ সবচেয়ে বেশি।SiO2 এবং সিলিকন নাইট্রাইডের সর্বোত্তম ট্রান্সমিশন বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং ক্ষতি ~ 0.01dB/cm এর স্তরে পৌঁছাতে পারে;বর্তমানে, পাতলা-ফিল্ম লিথিয়াম নাইওবেট ওয়েভগাইডের ওয়েভগাইডের ক্ষতি 0.03dB/সেমি স্তরে পৌঁছাতে পারে এবং পাতলা-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ওয়েভগাইডের ক্ষতি প্রযুক্তিগত স্তরের ক্রমাগত উন্নতির সাথে আরও হ্রাস করার সম্ভাবনা রয়েছে। ভবিষ্যৎঅতএব, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপাদানটি সালোকসংশ্লেষণের পথ, শান্ট এবং মাইক্রোরিংয়ের মতো নিষ্ক্রিয় আলোর কাঠামোর জন্য ভাল কার্যকারিতা দেখাবে।

আলোক উৎপাদনের ক্ষেত্রে, শুধুমাত্র InP-এর সরাসরি আলো নির্গত করার ক্ষমতা রয়েছে;অতএব, মাইক্রোওয়েভ ফোটনের প্রয়োগের জন্য, ব্যাকলোডিং ওয়েল্ডিং বা এপিটাক্সিয়াল গ্রোথের মাধ্যমে LNOI ভিত্তিক ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড চিপে InP ভিত্তিক আলোর উত্স প্রবর্তন করা প্রয়োজন।হালকা মড্যুলেশনের ক্ষেত্রে, উপরে জোর দেওয়া হয়েছে যে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপাদান বৃহত্তর মডুলেশন ব্যান্ডউইথ, নিম্ন অর্ধ-তরঙ্গ ভোল্টেজ এবং InP এবং Si এর চেয়ে কম সংক্রমণ ক্ষতি অর্জন করা সহজ।অধিকন্তু, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নাইওবেট উপকরণগুলির ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেশনের উচ্চ রৈখিকতা সমস্ত মাইক্রোওয়েভ ফোটন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অপরিহার্য।

অপটিক্যাল রাউটিং এর পরিপ্রেক্ষিতে, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপাদানের উচ্চ গতির ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল প্রতিক্রিয়া LNOI ভিত্তিক অপটিক্যাল সুইচকে উচ্চ-গতির অপটিক্যাল রাউটিং সুইচিং করতে সক্ষম করে, এবং এই জাতীয় উচ্চ-গতির সুইচিংয়ের শক্তি খরচও খুব কম।ইন্টিগ্রেটেড মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তির সাধারণ প্রয়োগের জন্য, অপটিক্যালি নিয়ন্ত্রিত বিমফর্মিং চিপে দ্রুত বীম স্ক্যানিংয়ের চাহিদা মেটাতে উচ্চ-গতির সুইচিং করার ক্ষমতা রয়েছে এবং অতি-স্বল্প বিদ্যুত খরচের বৈশিষ্ট্যগুলি বড় ধরনের কঠোর প্রয়োজনীয়তার সাথে মানিয়ে নেওয়া হয়েছে। -স্কেল পর্যায়ক্রমে অ্যারে সিস্টেম।যদিও InP ভিত্তিক অপটিক্যাল সুইচ উচ্চ-গতির অপটিক্যাল পাথ স্যুইচিংও উপলব্ধি করতে পারে, তবে এটি বড় শব্দ প্রবর্তন করবে, বিশেষ করে যখন বহুস্তরীয় অপটিক্যাল সুইচটি ক্যাসকেড করা হয়, তখন নয়েজ সহগ গুরুতরভাবে খারাপ হবে।সিলিকন, SiO2 এবং সিলিকন নাইট্রাইড উপাদানগুলি শুধুমাত্র থার্মো-অপটিক্যাল প্রভাব বা ক্যারিয়ারের বিচ্ছুরণ প্রভাবের মাধ্যমে অপটিক্যাল পাথগুলি স্যুইচ করতে পারে, যার উচ্চ শক্তি খরচ এবং ধীর সুইচিং গতির অসুবিধা রয়েছে।যখন পর্যায়ভুক্ত অ্যারের অ্যারের আকার বড় হয়, তখন এটি পাওয়ার খরচের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না।

অপটিক্যাল পরিবর্ধন পরিপ্রেক্ষিতে,অর্ধপরিবাহী অপটিক্যাল পরিবর্ধক (SOA) InP-এর উপর ভিত্তি করে বাণিজ্যিক ব্যবহারের জন্য পরিপক্ক হয়েছে, কিন্তু এতে উচ্চ শব্দ সহগ এবং কম স্যাচুরেশন আউটপুট পাওয়ারের অসুবিধা রয়েছে, যা মাইক্রোওয়েভ ফোটনের প্রয়োগের জন্য উপযোগী নয়।পর্যায়ক্রমিক অ্যাক্টিভেশন এবং ইনভার্সশনের উপর ভিত্তি করে থিন-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ওয়েভগাইডের প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফিকেশন প্রক্রিয়া কম শব্দ এবং উচ্চ শক্তির অন-চিপ অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফিকেশন অর্জন করতে পারে, যা অন-চিপ অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফিকেশনের জন্য ইন্টিগ্রেটেড মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তির প্রয়োজনীয়তাগুলি ভালভাবে পূরণ করতে পারে।

আলো সনাক্তকরণের ক্ষেত্রে, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের 1550 এনএম ব্যান্ডে আলোতে ভাল সংক্রমণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে।ফটোইলেকট্রিক রূপান্তরের ফাংশন উপলব্ধি করা যায় না, তাই মাইক্রোওয়েভ ফোটন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, চিপে ফটোইলেকট্রিক রূপান্তরের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে।InGaAs বা Ge-Si সনাক্তকরণ ইউনিটগুলিকে LNOI ভিত্তিক ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড চিপগুলিতে ব্যাকলোডিং ওয়েল্ডিং বা এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির মাধ্যমে চালু করতে হবে।অপটিক্যাল ফাইবারের সাথে কাপলিং এর পরিপ্রেক্ষিতে, কারণ অপটিক্যাল ফাইবার নিজেই SiO2 উপাদান, SiO2 ওয়েভগাইডের মোড ফিল্ডে অপটিক্যাল ফাইবারের মোড ফিল্ডের সাথে সর্বোচ্চ ম্যাচিং ডিগ্রী রয়েছে এবং কাপলিং সবচেয়ে সুবিধাজনক।পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নাইওবেটের দৃঢ়ভাবে সীমাবদ্ধ ওয়েভগাইডের মোড ফিল্ড ব্যাস প্রায় 1μm, যা অপটিক্যাল ফাইবারের মোড ক্ষেত্র থেকে বেশ আলাদা, তাই অপটিক্যাল ফাইবারের মোড ক্ষেত্রের সাথে মেলে সঠিক মোড স্পট ট্রান্সফরমেশন করা আবশ্যক।

একীকরণের পরিপ্রেক্ষিতে, বিভিন্ন উপকরণের উচ্চ একীকরণ সম্ভাবনা রয়েছে কিনা তা মূলত ওয়েভগাইডের বাঁকানো ব্যাসার্ধের উপর নির্ভর করে (ওয়েভগাইড মোড ক্ষেত্রের সীমাবদ্ধতা দ্বারা প্রভাবিত)।দৃঢ়ভাবে সীমাবদ্ধ ওয়েভগাইড একটি ছোট নমন ব্যাসার্ধের অনুমতি দেয়, যা উচ্চ একীকরণের উপলব্ধির জন্য আরও সহায়ক।অতএব, পাতলা-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট ওয়েভগাইডগুলির উচ্চ সংহতকরণ অর্জনের সম্ভাবনা রয়েছে।অতএব, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের উপস্থিতি লিথিয়াম নিওবেট উপাদানের পক্ষে সত্যিই অপটিক্যাল "সিলিকন" এর ভূমিকা পালন করা সম্ভব করে তোলে।মাইক্রোওয়েভ ফোটনের প্রয়োগের জন্য, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের সুবিধাগুলি আরও স্পষ্ট।