يۇقىرى دەرىجىلىك ئىنتېگراللاشقان نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات ئېلېكترو-ئوپتىك مودۇلياتورى

يۇقىرى سىزىقلىقئېلېكترو-ئوپتىك مودۇلياتورۋە مىكرو دولقۇنلۇق فوتون قوللىنىش
ئالاقە سىستېمىسىغا بولغان ئېھتىياجنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ، سىگناللارنىڭ يەتكۈزۈش ئۈنۈمىنى تېخىمۇ يۇقىرى كۆتۈرۈش ئۈچۈن، كىشىلەر فوتونلار بىلەن ئېلېكترونلارنى بىرلەشتۈرۈپ، تولۇقلاش ئۈستۈنلۈكلىرىگە ئېرىشىدۇ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا مىكرو دولقۇنلۇق فوتون تېخنىكىسى بارلىققا كېلىدۇ. ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق مودۇلياتور ئېلېكتر ئېنېرگىيەسىنى نۇرغا ئايلاندۇرۇش ئۈچۈن لازىم.مىكرو دولقۇنلۇق فوتون سىستېمىسى، ۋە بۇ ئاچقۇچلۇق قەدەم ئادەتتە پۈتۈن سىستېمىنىڭ ئىقتىدارىنى بەلگىلەيدۇ. رادىئو چاستوتا سىگنالىنى ئوپتىكىلىق ساھەگە ئايلاندۇرۇش ئانالىزلىق سىگنال جەريانى بولغاچقا، ئادەتتىكىئېلېكترو-ئوپتىكىلىق مودۇلياتورلارتەبىئىي سىزىقسىزلىققا ئىگە، ئۆزگەرتىش جەريانىدا سىگنال بۇرمىلىنىشى ئېغىر. تەخمىنىي سىزىقلىق مودۇلياتسىيەگە ئېرىشىش ئۈچۈن، مودۇلياتورنىڭ ئىشلىتىش نۇقتىسى ئادەتتە ئورتوگونال يۆنىلىش نۇقتىسىدا مۇقىم بولىدۇ، ئەمما ئۇ يەنىلا مودۇلياتورنىڭ سىزىقلىقلىقىغا بولغان مىكرو دولقۇنلۇق فوتون ئۇلىنىشىنىڭ تەلىپىنى قاندۇرالمايدۇ. يۇقىرى سىزىقلىق ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق مودۇلياتورلارغا جىددىي ئېھتىياج بار.

كرېمنىي ماتېرىياللىرىنىڭ يۇقىرى سۈرئەتلىك سىنىش كۆرسەتكۈچى مودۇلياتسىيەسى ئادەتتە ئەركىن توشۇغۇچى پلازما تارقىلىش (FCD) ئۈنۈمى ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ. FCD ئۈنۈمى ۋە PN تۇتاشتۇرۇش مودۇلياتسىيەسىنىڭ ھەر ئىككىسى سىزىقسىز بولۇپ، بۇ كرېمنىي مودۇلياتورىنى لىتىي نىئوبات مودۇلياتورىغا قارىغاندا سىزىقسىز قىلىدۇ. لىتىي نىئوبات ماتېرىياللىرى ناھايىتى ياخشى ئىپادىلەيدۇ.ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق مودۇلياتسىيەخۇسۇسىيەتلىرى Pucker ئېففېكتى سەۋەبىدىن كېلىپ چىققان. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، لىتىي نىئوبات ماتېرىيالى چوڭ بەلۋاغ كەڭلىكى، ياخشى مودۇلياتسىيە خۇسۇسىيىتى، تۆۋەن زىيان، ئاسان بىرلەشتۈرۈش ۋە يېرىم ئۆتكۈزگۈچ جەريانى بىلەن ماسلىشىشچانلىق قاتارلىق ئەۋزەللىكلەرگە ئىگە، نېپىز پەردە لىتىي نىئوباتنى ئىشلىتىپ يۇقىرى ئۈنۈملۈك ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق مودۇلياتور ياسايدۇ، كرېمنىيغا سېلىشتۇرغاندا دېگۈدەك «قىسقا تاختا» يوق، بەلكى يۇقىرى سىزىقلىقلىققا ئېرىشىدۇ. نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات (LNOI) ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق مودۇلياتور ئىزولياتورغا ئىشلىتىلىشى ئۈمىدۋار تەرەققىيات يۆنىلىشىگە ئايلاندى. نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات ماتېرىيالى تەييارلاش تېخنىكىسى ۋە دولقۇن يېتەكلىگۈچ ئويۇش تېخنىكىسىنىڭ تەرەققىي قىلىشىغا ئەگىشىپ، نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق مودۇلياتورنىڭ يۇقىرى ئايلاندۇرۇش ئۈنۈمى ۋە يۇقىرى بىرلەشتۈرۈشى خەلقئارا ئاكادېمىيە ۋە سانائەت ساھەسىگە ئايلاندى.

نېپىز پەردە لىتىي نىئوباتىنىڭ خۇسۇسىيىتى
ئامېرىكىدا DAP AR پىلانلاش مەركىزى لىتىي نىئوبات ماتېرىياللىرىغا قارىتا تۆۋەندىكىدەك باھا بەردى: ئەگەر ئېلېكترون ئىنقىلابىنىڭ مەركىزىگە كرېمنىي ماتېرىيالىنىڭ ئىسمى قويۇلغان بولسا، ئۇنداقتا فوتون ئىنقىلابىنىڭ تۇغۇلغان جايى لىتىي نىئوباتنىڭ ئىسمى بىلەن ئاتالغان بولۇشى مۇمكىن. چۈنكى لىتىي نىئوبات ئوپتىكىلىق ساھەدىكى كرېمنىي ماتېرىياللىرىغا ئوخشاش ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق ئېففېكت، ئاكۇستو-ئوپتىكىلىق ئېففېكت، پىيېزوئېلېكتر ئېففېكتى، تېرموئېلېكتر ئېففېكتى ۋە فوتوسىنۇش ئېففېكتىنى بىر گەۋدىلەشتۈرىدۇ.

ئوپتىكىلىق ئۆتكۈزۈش خۇسۇسىيىتى جەھەتتە، InP ماتېرىيالى كۆپ ئىشلىتىلىدىغان 1550nm بەلباغدىكى نۇرنى سۈمۈرۈش سەۋەبىدىن چىپ ئىچىدىكى ئۆتكۈزۈش زىيىنى ئەڭ چوڭ. SiO2 ۋە كرېمنىي نىترىدى ئەڭ ياخشى ئۆتكۈزۈش خۇسۇسىيىتىگە ئىگە بولۇپ، يوقىتىش ~ 0.01dB/cm گە يېتىشى مۇمكىن؛ ھازىر، نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات دولقۇن يېتەكلىگۈچنىڭ دولقۇن يېتەكلىگۈچ يوقىتىشى 0.03dB/cm گە يېتىشى مۇمكىن، كەلگۈسىدە تېخنىكا سەۋىيەسىنىڭ ئۈزلۈكسىز ياخشىلىنىشىغا ئەگىشىپ، نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات دولقۇن يېتەكلىگۈچنىڭ يوقىتىشى تېخىمۇ ئازىيىشى مۇمكىن. شۇڭا، نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات ماتېرىيالى فوتوسىنتېز يولى، شۇنت ۋە مىكرو ھالقىسى قاتارلىق پاسسىپ يورۇقلۇق قۇرۇلمىلىرى ئۈچۈن ياخشى ئىقتىدارنى نامايان قىلىدۇ.

نۇر ھاسىل قىلىش جەھەتتە، پەقەت InPلا بىۋاسىتە نۇر چىقىرىش ئىقتىدارىغا ئىگە؛ شۇڭا، مىكرو دولقۇنلۇق فوتونلارنى قوللىنىش ئۈچۈن، قايتا يۈكلەش ئارقىلىق كەپشەرلەش ياكى ئېپىتاكسىيال ئۆستۈرۈش ئۇسۇلى ئارقىلىق LNOI ئاساسلىق فوتون بىرلەشتۈرۈلگەن چىپقا InP ئاساسلىق نۇر مەنبەسىنى كىرگۈزۈش كېرەك. نۇر مودۇلياتسىيەسى جەھەتتە، يۇقىرىدا تەكىتلەنگەندەك، نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات ماتېرىيالىنىڭ InP ۋە Si غا قارىغاندا چوڭراق مودۇلياتسىيە بەلبېغى كەڭلىكى، تۆۋەن يېرىم دولقۇن توك بېسىمى ۋە تۆۋەن يەتكۈزۈش زىيىنىغا ئېرىشىشى ئاسان. ئۇنىڭدىن باشقا، نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات ماتېرىياللىرىنىڭ ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق مودۇلياتسىيەسىنىڭ يۇقىرى سىزىقلىق بولۇشى بارلىق مىكرو دولقۇنلۇق فوتون قوللىنىشلىرى ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم.

ئوپتىكىلىق يول باشلاش جەھەتتە، نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات ماتېرىيالىنىڭ يۇقىرى سۈرئەتلىك ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق جاۋابى LNOI ئاساسلىق ئوپتىكىلىق ئالماشتۇرغۇچنى يۇقىرى سۈرئەتلىك ئوپتىكىلىق يول باشلاش ئالماشتۇرۇش ئىقتىدارىغا ئىگە قىلىدۇ، بۇنداق يۇقىرى سۈرئەتلىك ئالماشتۇرۇشنىڭ ئېنېرگىيە سەرپىياتىمۇ ناھايىتى تۆۋەن. بىر گەۋدىلەشكەن مىكرو دولقۇنلۇق فوتون تېخنىكىسىنىڭ ئادەتتىكى قوللىنىلىشى ئۈچۈن، ئوپتىكىلىق كونترول قىلىنىدىغان نۇر شەكىللەندۈرۈش چىپى تېز نۇر سىكانىرلاش ئېھتىياجىنى قاندۇرۇش ئۈچۈن يۇقىرى سۈرئەتلىك ئالماشتۇرۇش ئىقتىدارىغا ئىگە، ھەمدە ئىنتايىن تۆۋەن ئېنېرگىيە سەرپىياتىنىڭ ئالاھىدىلىكلىرى چوڭ كۆلەملىك باسقۇچلۇق قاتار سىستېمىسىنىڭ قاتتىق تەلىپىگە ماسلاشتۇرۇلغان. InP ئاساسلىق ئوپتىكىلىق ئالماشتۇرغۇچ يۇقىرى سۈرئەتلىك ئوپتىكىلىق يول ئالماشتۇرۇشنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدىغان بولسىمۇ، ئۇ چوڭ شاۋقۇن پەيدا قىلىدۇ، بولۇپمۇ كۆپ قاتلاملىق ئوپتىكىلىق ئالماشتۇرغۇچ كاسكادلانغاندا، شاۋقۇن كوئېففىتسېنتى ئېغىر دەرىجىدە ناچارلىشىدۇ. كرېمنىي، SiO2 ۋە كرېمنىي نىترىد ماتېرىياللىرى پەقەت تېرمو-ئوپتىكىلىق ئۈنۈم ياكى توشۇغۇچى تارقىلىش ئۈنۈمى ئارقىلىق ئوپتىكىلىق يوللارنى ئالماشتۇرالايدۇ، بۇنىڭ يۇقىرى ئېنېرگىيە سەرپىياتى ۋە ئاستا ئالماشتۇرۇش سۈرئىتى قاتارلىق كەمچىلىكلىرى بار. باسقۇچلۇق قاتارنىڭ قاتار چوڭلۇقى چوڭ بولغاندا، ئۇ ئېنېرگىيە سەرپىياتى تەلىپىنى قاندۇرالمايدۇ.

ئوپتىكىلىق كۈچەيتىش جەھەتتە،يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئوپتىكىلىق كۈچەيتكۈچ (SOA) InP غا ئاساسلانغان بۇ تېخنىكىلار سودا ئىشلىتىش ئۈچۈن پىشىپ يېتىلگەن، ئەمما ئۇنىڭ يۇقىرى شاۋقۇن كوئېففىتسېنتى ۋە تۆۋەن تويۇنۇش چىقىرىش قۇۋۋىتى قاتارلىق كەمچىلىكلىرى بار، بۇ مىكرو دولقۇنلۇق فوتونلارنىڭ قوللىنىلىشىغا پايدىسىز. دەۋرىي ئاكتىپلاشتۇرۇش ۋە ئۆزگەرتىش ئاساسىدا نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات دولقۇن يېتەكلىگۈچنىڭ پارامېتىرلىق كۈچەيتىش جەريانى تۆۋەن شاۋقۇن ۋە يۇقىرى قۇۋۋەتلىك چىپ ئۈستىدىكى ئوپتىكىلىق كۈچەيتىشنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدۇ، بۇ چىپ ئۈستىدىكى ئوپتىكىلىق كۈچەيتىش ئۈچۈن بىرلەشتۈرۈلگەن مىكرو دولقۇنلۇق فوتون تېخنىكىسىنىڭ تەلىپىگە تولۇق ماس كېلىدۇ.

نۇر بايقاش جەھەتتە، نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات 1550 نانومېتىرلىق بەلباغ نۇرىغا ياخشى ئۆتكۈزۈش خۇسۇسىيىتىگە ئىگە. فوتوئېلېكترلىق ئايلاندۇرۇش رولىنى ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولمايدۇ، شۇڭا مىكرو دولقۇنلۇق فوتون قوللىنىشلىرى ئۈچۈن، چىپتىكى فوتوئېلېكترلىق ئايلاندۇرۇش ئېھتىياجىنى قاندۇرۇش ئۈچۈن، LNOI ئاساسلىق فوتونلۇق بىرلەشتۈرۈلگەن چىپلارغا InGaAs ياكى Ge-Si بايقاش ئۈسكۈنىلىرىنى قايتا يۈكلەش ئارقىلىق كەپشەرلەش ياكى ئېپىتاكسىيال ئۆستۈرۈش ئارقىلىق كىرگۈزۈش كېرەك. ئوپتىك تالا بىلەن تۇتاشتۇرۇش جەھەتتە، ئوپتىك تالانىڭ ئۆزى SiO2 ماتېرىيالى بولغاچقا، SiO2 دولقۇن يېتەكلىگۈچنىڭ ھالەت مەيدانى ئوپتىك تالانىڭ ھالەت مەيدانى بىلەن ئەڭ يۇقىرى ماسلىشىش دەرىجىسىگە ئىگە، ھەمدە تۇتاشتۇرۇش ئەڭ قولايلىق. نېپىز پەردە لىتىي نىئوباتنىڭ كۈچلۈك چەكلەنگەن دولقۇن يېتەكلىگۈچنىڭ ھالەت مەيدانىنىڭ دىئامېتىرى تەخمىنەن 1μm بولۇپ، بۇ ئوپتىك تالانىڭ ھالەت مەيدانىدىن پەرقلىنىدۇ، شۇڭا ئوپتىك تالانىڭ ھالەت مەيدانىغا ماسلىشىش ئۈچۈن مۇۋاپىق ھالەت نۇقتىسىنى ئۆزگەرتىش ئېلىپ بېرىلىشى كېرەك.

بىرلەشتۈرۈش جەھەتتە، ھەر خىل ماتېرىياللارنىڭ يۇقىرى بىرلەشتۈرۈش پوتېنسىيالىغا ئىگە بولۇش-بولماسلىقى ئاساسلىقى دولقۇن يېتەكلىگۈچنىڭ ئېگىلىش رادىئۇسىغا باغلىق (دولقۇن يېتەكلىگۈچ ھالىتى مەيدانىنىڭ چەكلىمىسىگە ئۇچرايدۇ). كۈچلۈك چەكلەنگەن دولقۇن يېتەكلىگۈچ كىچىكرەك ئېگىلىش رادىئۇسىغا يول قويىدۇ، بۇ يۇقىرى بىرلەشتۈرۈشنى ئەمەلگە ئاشۇرۇشقا تېخىمۇ پايدىلىق. شۇڭا، نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات دولقۇن يېتەكلىگۈچلىرى يۇقىرى بىرلەشتۈرۈشكە ئېرىشىش ئىقتىدارىغا ئىگە. شۇڭا، نېپىز پەردە لىتىي نىئوباتنىڭ پەيدا بولۇشى لىتىي نىئوبات ماتېرىيالىنىڭ ئوپتىكىلىق «كرېمنىي» رولىنى ھەقىقىي ئويناشقا شارائىت ھازىرلايدۇ. مىكرو دولقۇنلۇق فوتونلارنى قوللىنىش ئۈچۈن، نېپىز پەردە لىتىي نىئوباتنىڭ ئەۋزەللىكى تېخىمۇ روشەن.