ইন্টিগ্রেটেড মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তিতে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের সুবিধা এবং তাৎপর্য
মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তিবড় কাজের ব্যান্ডউইথ, শক্তিশালী সমান্তরাল প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা এবং কম ট্রান্সমিশন লসের সুবিধা রয়েছে, যা ঐতিহ্যবাহী মাইক্রোওয়েভ সিস্টেমের প্রযুক্তিগত বাধা ভেঙে দেওয়ার এবং রাডার, ইলেকট্রনিক যুদ্ধ, যোগাযোগ এবং পরিমাপের মতো সামরিক ইলেকট্রনিক তথ্য সরঞ্জামগুলির কার্যকারিতা উন্নত করার ক্ষমতা রাখে। নিয়ন্ত্রণযাইহোক, বিচ্ছিন্ন ডিভাইসের উপর ভিত্তি করে মাইক্রোওয়েভ ফোটন সিস্টেমে কিছু সমস্যা রয়েছে যেমন বড় আয়তন, ভারী ওজন এবং দুর্বল স্থায়িত্ব, যা মহাকাশবাহী এবং বায়ুবাহিত প্ল্যাটফর্মগুলিতে মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তির প্রয়োগকে গুরুতরভাবে সীমাবদ্ধ করে।তাই, ইন্টিগ্রেটেড মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তি সামরিক ইলেকট্রনিক ইনফরমেশন সিস্টেমে মাইক্রোওয়েভ ফোটনের প্রয়োগকে ভাঙতে এবং মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তির সুবিধাগুলিকে সম্পূর্ণরূপে খেলার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সমর্থন হয়ে উঠছে।
বর্তমানে, SI-ভিত্তিক ফোটোনিক ইন্টিগ্রেশন প্রযুক্তি এবং INP-ভিত্তিক ফোটোনিক ইন্টিগ্রেশন প্রযুক্তি অপটিক্যাল যোগাযোগের ক্ষেত্রে বছরের পর বছর বিকাশের পরে আরও পরিপক্ক হয়ে উঠেছে এবং প্রচুর পণ্য বাজারে আনা হয়েছে।যাইহোক, মাইক্রোওয়েভ ফোটনের প্রয়োগের জন্য, এই দুই ধরণের ফোটন ইন্টিগ্রেশন প্রযুক্তিতে কিছু সমস্যা রয়েছে: উদাহরণস্বরূপ, Si মডুলেটর এবং InP মডুলেটরের ননলাইনার ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল সহগ মাইক্রোওয়েভ দ্বারা অনুসরণ করা উচ্চ রৈখিকতা এবং বৃহৎ গতিশীল বৈশিষ্ট্যের বিপরীত। ফোটন প্রযুক্তি;উদাহরণস্বরূপ, সিলিকন অপটিক্যাল সুইচ যা অপটিক্যাল পাথ সুইচিং উপলব্ধি করে, তা তাপ-অপটিক্যাল প্রভাব, পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব বা ক্যারিয়ার ইনজেকশন বিচ্ছুরণ প্রভাবের উপর ভিত্তি করে, ধীর সুইচিং গতি, বিদ্যুৎ খরচ এবং তাপ খরচের সমস্যা রয়েছে, যা দ্রুত পূরণ করতে পারে না। মরীচি স্ক্যানিং এবং বড় অ্যারে স্কেল মাইক্রোওয়েভ ফোটন অ্যাপ্লিকেশন।
লিথিয়াম niobate সবসময় উচ্চ গতির জন্য প্রথম পছন্দ হয়েছেইলেক্ট্রো-অপ্টিক মড্যুলেশনউপকরণ কারণ তার চমৎকার রৈখিক ইলেক্ট্রো অপটিক প্রভাব.তবে ঐতিহ্যবাহী লিথিয়াম নাইওবেটইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরবিশাল লিথিয়াম নাইওবেট স্ফটিক উপাদান দিয়ে তৈরি, এবং ডিভাইসের আকার খুব বড়, যা ইন্টিগ্রেটেড মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তির চাহিদা পূরণ করতে পারে না।ইন্টিগ্রেটেড মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তি সিস্টেমে লিনিয়ার ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল সহগ সহ লিথিয়াম নিওবেট উপকরণগুলিকে কীভাবে সংহত করা যায় তা প্রাসঙ্গিক গবেষকদের লক্ষ্য হয়ে উঠেছে।2018 সালে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি গবেষণা দল সর্বপ্রথম প্রকৃতিতে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের উপর ভিত্তি করে ফোটোনিক ইন্টিগ্রেশন প্রযুক্তির রিপোর্ট করেছে, কারণ প্রযুক্তিটিতে উচ্চ ইন্টিগ্রেশন, বড় ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেশন ব্যান্ডউইথ এবং ইলেক্ট্রোর উচ্চ রৈখিকতার সুবিধা রয়েছে। অপটিক্যাল প্রভাব, একবার চালু হলে, এটি অবিলম্বে ফটোনিক ইন্টিগ্রেশন এবং মাইক্রোওয়েভ ফোটোনিক্সের ক্ষেত্রে একাডেমিক এবং শিল্প মনোযোগের কারণ হয়।মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রয়োগের দৃষ্টিকোণ থেকে, এই কাগজটি মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রযুক্তির বিকাশের উপর পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেটের উপর ভিত্তি করে ফোটন ইন্টিগ্রেশন প্রযুক্তির প্রভাব এবং তাত্পর্য পর্যালোচনা করে।
পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম niobate উপাদান এবং পাতলা ফিল্মলিথিয়াম নিওবেট মডুলেটর
সাম্প্রতিক দুই বছরে, একটি নতুন ধরনের লিথিয়াম নিওবেট উপাদান আবির্ভূত হয়েছে, অর্থাৎ লিথিয়াম নিওবেট ফিল্মটিকে "আয়ন স্লাইসিং" পদ্ধতিতে বিশাল লিথিয়াম নিওবেট ক্রিস্টাল থেকে এক্সফোলিয়েট করা হয় এবং সিলিকা বাফার স্তর দিয়ে সি ওয়েফারের সাথে বন্ধন করা হয়। ফর্ম LNOI (LiNbO3-অন-ইনসুলেটর) উপাদান [5], যা এই কাগজে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম niobate উপাদান বলা হয়.100 ন্যানোমিটারের বেশি উচ্চতার রিজ ওয়েভগাইডগুলি অপ্টিমাইজড ড্রাই এচিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট উপকরণগুলিতে খোদাই করা যেতে পারে এবং গঠিত ওয়েভগাইডগুলির কার্যকর প্রতিসরণ সূচক পার্থক্য 0.8-এর বেশি পৌঁছাতে পারে (প্রথাগত প্রতিসরাঙ্ক সূচক পার্থক্যের চেয়ে অনেক বেশি। 0.02 এর লিথিয়াম নিওবেট ওয়েভগাইড), যেমন চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। মডুলেটর ডিজাইন করার সময় দৃঢ়ভাবে সীমাবদ্ধ ওয়েভগাইড মাইক্রোওয়েভ ফিল্ডের সাথে হালকা ক্ষেত্রকে মেলানো সহজ করে তোলে।এইভাবে, কম দৈর্ঘ্যে নিম্ন অর্ধ-তরঙ্গ ভোল্টেজ এবং বৃহত্তর মডুলেশন ব্যান্ডউইথ অর্জন করা উপকারী।
কম ক্ষতি লিথিয়াম নিওবেট সাবমাইক্রন ওয়েভগাইডের উপস্থিতি ঐতিহ্যগত লিথিয়াম নাইওবেট ইলেক্ট্রো-অপ্টিক মডুলেটরের উচ্চ ড্রাইভিং ভোল্টেজের বাধা ভেঙে দেয়।ইলেক্ট্রোড ব্যবধান ~ 5 μm পর্যন্ত কমানো যেতে পারে, এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং অপটিক্যাল মোড ক্ষেত্রের মধ্যে ওভারল্যাপ ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়, এবং vπ ·L 20 V·cm থেকে 2.8 V·cm এর কম হয়।অতএব, একই অর্ধ-তরঙ্গ ভোল্টেজের অধীনে, প্রথাগত মডুলেটরের তুলনায় ডিভাইসের দৈর্ঘ্য ব্যাপকভাবে হ্রাস করা যেতে পারে।একই সময়ে, ট্র্যাভেলিং ওয়েভ ইলেক্ট্রোডের প্রস্থ, বেধ এবং ব্যবধানের পরামিতিগুলি অপ্টিমাইজ করার পরে, চিত্রে দেখানো হিসাবে, মডুলেটরটি 100 GHz-এর চেয়ে বেশি অতি-উচ্চ মডুলেশন ব্যান্ডউইথের ক্ষমতা থাকতে পারে।
চিত্র।
চিত্র।
ঐতিহ্যবাহী লিথিয়াম নিওবেট বাণিজ্যিক মডুলেটর, সিলিকন-ভিত্তিক মডুলেটর এবং ইন্ডিয়াম ফসফাইড (আইএনপি) মডুলেটর এবং অন্যান্য বিদ্যমান উচ্চ-গতির ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরগুলির সাথে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট মডুলেটরগুলির তুলনা, তুলনার প্রধান পরামিতিগুলির মধ্যে রয়েছে:
(1) অর্ধ-তরঙ্গ ভোল্ট-দৈর্ঘ্যের পণ্য (vπ ·L, V·cm), মডুলেশনের মডুলেশন দক্ষতা পরিমাপ করে, মান যত ছোট হবে, মডুলেশন দক্ষতা তত বেশি হবে;
(2) 3 dB মডুলেশন ব্যান্ডউইথ (GHz), যা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি মডুলেশনে মডুলেটরের প্রতিক্রিয়া পরিমাপ করে;
(3) মডুলেশন অঞ্চলে অপটিক্যাল সন্নিবেশ ক্ষতি (dB)।এটি টেবিল থেকে দেখা যায় যে পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট মডুলেটরের মডুলেশন ব্যান্ডউইথ, অর্ধ-তরঙ্গ ভোল্টেজ, অপটিক্যাল ইন্টারপোলেশন লস ইত্যাদিতে সুস্পষ্ট সুবিধা রয়েছে।
সিলিকন, ইন্টিগ্রেটেড অপটোইলেক্ট্রনিক্সের ভিত্তিপ্রস্তর হিসাবে, এখন পর্যন্ত বিকশিত হয়েছে, প্রক্রিয়াটি পরিপক্ক, এর ক্ষুদ্রকরণ সক্রিয়/প্যাসিভ ডিভাইসগুলির বৃহৎ-স্কেল একীকরণের জন্য সহায়ক, এবং এর মডুলেটর অপটিক্যাল ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে এবং গভীরভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। যোগাযোগসিলিকনের ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মড্যুলেশন মেকানিজম হল প্রধানত ক্যারিয়ার ডিপ্লিং-টেশন, ক্যারিয়ার ইনজেকশন এবং ক্যারিয়ার অ্যাকমুলেশন।তাদের মধ্যে, মডুলেটরের ব্যান্ডউইথ লিনিয়ার ডিগ্রী ক্যারিয়ার অবক্ষয় প্রক্রিয়ার সাথে সর্বোত্তম, কিন্তু অপটিক্যাল ফিল্ড ডিস্ট্রিবিউশন অবক্ষয় অঞ্চলের অ-অভিন্নতার সাথে ওভারল্যাপ করার কারণে, এই প্রভাবটি নন-লাইনার দ্বিতীয়-ক্রম বিকৃতি এবং তৃতীয়-অর্ডার ইন্টারমডুলেশন বিকৃতি প্রবর্তন করবে। শর্তাবলী, আলোর উপর ক্যারিয়ারের শোষণ প্রভাবের সাথে মিলিত, যা অপটিক্যাল মড্যুলেশন প্রশস্ততা হ্রাস এবং সংকেত বিকৃতির দিকে পরিচালিত করবে।
InP মডুলেটরের অসামান্য ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল প্রভাব রয়েছে এবং মাল্টি-লেয়ার কোয়ান্টাম ওয়েল স্ট্রাকচার 0.156V · মিমি পর্যন্ত Vπ·L সহ অতি-উচ্চ হার এবং নিম্ন ড্রাইভিং ভোল্টেজ মডুলেটর উপলব্ধি করতে পারে।যাইহোক, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সাথে প্রতিসরণ সূচকের পরিবর্তনের মধ্যে রৈখিক এবং অরৈখিক পদ অন্তর্ভুক্ত রয়েছে এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের তীব্রতা বৃদ্ধি দ্বিতীয়-ক্রম প্রভাবটিকে বিশিষ্ট করে তুলবে।অতএব, সিলিকন এবং InP ইলেক্ট্রো-অপ্টিক মডুলেটররা যখন কাজ করে তখন pn জংশন গঠনের জন্য পক্ষপাতিত্ব প্রয়োগ করতে হবে এবং pn জংশন শোষণের ক্ষতিকে আলোতে আনবে।যাইহোক, এই দুটির মডুলেটরের আকার ছোট, বাণিজ্যিক InP মডুলেটরের আকার LN মডুলেটরের 1/4।উচ্চ মডুলেশন দক্ষতা, উচ্চ ঘনত্ব এবং স্বল্প দূরত্বের ডিজিটাল অপটিক্যাল ট্রান্সমিশন নেটওয়ার্ক যেমন ডেটা সেন্টারের জন্য উপযুক্ত।লিথিয়াম নিওবেটের ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল প্রভাবের কোন আলো শোষণ প্রক্রিয়া এবং কম ক্ষতি নেই, যা দীর্ঘ দূরত্বের সুসংগত জন্য উপযুক্তঅপটিক্যাল যোগাযোগবড় ক্ষমতা এবং উচ্চ হার সহ।মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রয়োগে, Si এবং InP-এর ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল সহগগুলি অরৈখিক, যা মাইক্রোওয়েভ ফোটন সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত নয় যা উচ্চ রৈখিকতা এবং বড় গতিবিদ্যা অনুসরণ করে।লিথিয়াম নিওবেট উপাদান মাইক্রোওয়েভ ফোটন প্রয়োগের জন্য খুবই উপযুক্ত কারণ এর সম্পূর্ণ লিনিয়ার ইলেক্ট্রো-অপ্টিক মডুলেশন সহগ।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-22-2024