ከፍተኛ የተቀናጀ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር

ከፍተኛ መስመራዊነትኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለርእና የማይክሮዌቭ ፎቶን አፕሊኬሽን
የመገናኛ ስርዓቶች ፍላጎት እየጨመረ በሄደ ቁጥር የሲግናሎችን የማስተላለፊያ ውጤታማነት የበለጠ ለማሻሻል ሰዎች ተጓዳኝ ጥቅሞችን ለማግኘት ፎቶኖችን እና ኤሌክትሮኖችን ያዋህዳሉ፣ እና የማይክሮዌቭ ፎቶኒክስ ይፈጠራል። ኤሌክትሪክ ወደ ብርሃን ለመቀየር ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ሞዱለር ያስፈልጋል።የማይክሮዌቭ ፎቶኒክ ስርዓቶችእና ይህ ቁልፍ እርምጃ አብዛኛውን ጊዜ የጠቅላላውን ስርዓት አፈፃፀም ይወስናል። የሬዲዮ ድግግሞሽ ምልክት ወደ ኦፕቲካል ጎራ መቀየር የአናሎግ ምልክት ሂደት ስለሆነ እና ተራ ስለሆነ።ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ሞዱለተሮችበተፈጥሮው ቀጥተኛ ያልሆነ መስመር ያላቸው ሲሆኑ፣ በመቀየሪያ ሂደቱ ውስጥ ከባድ የምልክት መዛባት አለ። ግምታዊ መስመራዊ ሞዱሽን ለማግኘት፣ የሞዱተሩ የአሠራር ነጥብ ብዙውን ጊዜ በኦርቶጎናል ባየራል ነጥብ ላይ የሚስተካከል ቢሆንም፣ አሁንም ለሞዱተሩ መስመራዊነት የማይክሮዌቭ ፎቶን አገናኝ መስፈርቶችን ማሟላት አይችልም። ከፍተኛ መስመራዊነት ያላቸው ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለሮች በአስቸኳይ ያስፈልጋሉ።

የሲሊኮን ቁሶች ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የማጣቀሻ ኢንዴክስ ሞዱሽን አብዛኛውን ጊዜ የሚገኘው በነጻ ተሸካሚ የፕላዝማ ስርጭት (FCD) ውጤት ነው። ሁለቱም የFCD ውጤት እና የPN መጋጠሚያ ሞዱሽን መስመራዊ ያልሆኑ ናቸው፣ ይህም የሲሊኮን ሞዱለርን ከሊቲየም ኒዮባት ሞዱለር ያነሰ መስመራዊ ያደርገዋል። የሊቲየም ኒዮባት ቁሶች በጣም ጥሩ ያሳያሉኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ሞዱላሽንበፑከር ውጤታቸው ምክንያት ባህሪያት። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የሊቲየም ኒዮቤት ቁሳቁስ ትልቅ የመተላለፊያ ይዘት፣ ጥሩ የሞዱሌሽን ባህሪያት፣ ዝቅተኛ ኪሳራ፣ ቀላል ውህደት እና ከሴሚኮንዳክተር ሂደት ጋር ተኳሃኝነት፣ ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ሞዱለር ለመስራት ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት መጠቀም፣ ከሲሊኮን ጋር ሲነጻጸር “አጭር ሳህን” የለውም፣ ነገር ግን ከፍተኛ መስመራዊነትንም ለማሳካት ይረዳል። በኢንሹራንስ ላይ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት (LNOI) ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር ተስፋ ሰጪ የልማት አቅጣጫ ሆኗል። ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት የቁሳቁስ ዝግጅት ቴክኖሎጂ እና የሞገድ መመሪያ የመቅረጽ ቴክኖሎጂ እድገት፣ ከፍተኛ የልወጣ ቅልጥፍና እና ከፍተኛ የቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር ውህደት የዓለም አቀፍ የአካዳሚክ እና የኢንዱስትሪ መስክ ሆኗል።

ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ባህሪያት
በዩናይትድ ስቴትስ የዲኤፒ አር ፕላኒንግ የሊቲየም ኒዮቤት ቁሶችን የሚከተለውን ግምገማ አድርጓል፡ የኤሌክትሮኒክስ አብዮቱ ማዕከል ስሙን ያገኘው በሲሊኮን ቁሳቁስ ከሆነ፣ የፎቶኒክስ አብዮት የትውልድ ቦታ በሊቲየም ኒዮቤት ስም ሊጠራ ይችላል። ይህ የሆነበት ምክንያት ልክ እንደ ሲሊኮን ቁሳቁሶች በኦፕቲክስ መስክ ውስጥ እንዳሉት ሲሊኮን ቁሶች ሁሉ ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ውጤት፣ አኮስቶ-ኦፕቲካል ውጤት፣ ፒኢዞኤሌክትሪክ ውጤት፣ ቴርሞኤሌክትሪክ ውጤት እና ፎቶሪፍራክቲቭ ውጤትን በአንድ ላይ ስለሚያዋህድ ነው።

በኦፕቲካል ማስተላለፊያ ባህሪያት ረገድ፣ የInP ቁሳቁስ በብዛት ጥቅም ላይ በሚውለው 1550nm ባንድ ውስጥ ብርሃን በመምጠጥ ምክንያት ትልቁን የኦን-ቺፕ ማስተላለፊያ ኪሳራ አለው። SiO2 እና ሲሊከን ናይትሬድ ምርጥ የማስተላለፊያ ባህሪያት አሏቸው፣ እና ኪሳራው ~ 0.01dB/cm ደረጃ ሊደርስ ይችላል፤ በአሁኑ ጊዜ፣ ቀጭን-ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ሞገድ መሪ የማዕበል መሪ መጥፋት 0.03dB/cm ደረጃ ላይ ሊደርስ ይችላል፣ እና ቀጭን-ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ሞገድ መሪ መጥፋት ለወደፊቱ የቴክኖሎጂ ደረጃ ቀጣይነት ባለው መሻሻል የበለጠ የመቀነስ አቅም አለው። ስለዚህ፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ቁሳቁስ እንደ ፎቶሲንተቲክ መንገድ፣ ሹንት እና ማይክሮሪንግ ላሉ ተገብሮ የብርሃን መዋቅሮች ጥሩ አፈፃፀም ያሳያል።

በብርሃን ማመንጨት ረገድ፣ InP ብቻ በቀጥታ ብርሃን የማመንጨት ችሎታ አለው፤ ስለዚህ፣ የማይክሮዌቭ ፎቶኖችን ለመተግበር፣ በLNOI ላይ በተመሠረተው ፎቶኒክ የተቀናጀ ቺፕ ላይ በInP ላይ የተመሠረተ የብርሃን ምንጭን በኋሊ ጭነት ብየዳ ወይም በኤፒታክሲያል እድገት ማስተዋወቅ አስፈላጊ ነው። በብርሃን ሞዱላሽን ረገድ፣ ከላይ እንደተገለጸው ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ቁሳቁስ ከInP እና Si ይልቅ ትልቅ የሞዱሌሽን ባንድዊድዝ፣ ዝቅተኛ የግማሽ ሞገድ ቮልቴጅ እና ዝቅተኛ የማስተላለፊያ ኪሳራ ለማግኘት ቀላል ነው። ከዚህም በላይ፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ቁሶች ከፍተኛ የኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ሞዱላሽን ለሁሉም የማይክሮዌቭ ፎቶን አፕሊኬሽኖች አስፈላጊ ነው።

በኦፕቲካል ራውቲንግ ረገድ፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባት ቁሳቁስ ያለው ከፍተኛ ፍጥነት ያለው ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ምላሽ በLNOI ላይ የተመሠረተ የኦፕቲካል ማብሪያ / ማጥፊያ ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የኦፕቲካል ራውቲንግ ማብሪያ / ማጥፊያ እንዲችል ያደርገዋል፣ እና የእንደዚህ አይነት ከፍተኛ ፍጥነት መቀየሪያ የኃይል ፍጆታም በጣም ዝቅተኛ ነው። ለተቀናጀ የማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂ መደበኛ አተገባበር፣ በኦፕቲካል ቁጥጥር የሚደረግበት የቢምፎርሚንግ ቺፕ ፈጣን የጨረር ቅኝት ፍላጎቶችን ለማሟላት ከፍተኛ ፍጥነት መቀየሪያ ችሎታ አለው፣ እና እጅግ በጣም ዝቅተኛ የኃይል ፍጆታ ባህሪያት ከትልቅ ደረጃ በደረጃ የድርድር ስርዓት ጥብቅ መስፈርቶች ጋር በጥሩ ሁኔታ ይጣጣማሉ። ምንም እንኳን በInP ላይ የተመሠረተ የኦፕቲካል ማብሪያ / ማጥፊያ ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የኦፕቲካል መንገድ መቀየሪያን ሊገነዘብ ቢችልም፣ በተለይም ባለብዙ ደረጃ የኦፕቲካል ማብሪያ / ማጥፊያ ሲጠራቀም ትልቅ ድምጽ ያስተዋውቃል፣ የጫጫታ ኮፊሸንት በከፍተኛ ሁኔታ ይበላሻል። ሲሊኮን፣ ሲኦ2 እና ሲሊከን ናይትሬድ ቁሳቁሶች የኦፕቲካል መንገዶችን በቴርሞ-ኦፕቲካል ተጽእኖ ወይም ተሸካሚ ስርጭት ውጤት ብቻ መቀየር ይችላሉ፣ ይህም ከፍተኛ የኃይል ፍጆታ እና የዘገየ የመቀየሪያ ፍጥነት ጉዳቶች አሉት። የደረጃ በደረጃ ድርድር የድርድር መጠን ትልቅ ሲሆን የኃይል ፍጆታ መስፈርቶችን ማሟላት አይችልም።

የኦፕቲካል ማጉያን በተመለከተ፣ሴሚኮንዳክተር ኦፕቲካል ማጉያ (SOA) በInP ላይ የተመሰረተው ለንግድ አገልግሎት የበቃ ቢሆንም፣ ከፍተኛ የድምፅ ኮፊሸንት እና ዝቅተኛ የሳቹሬትድ ውፅዓት ኃይል ጉዳቶች አሉት፣ ይህም ለማይክሮዌቭ ፎቶኖች አተገባበር ምቹ አይደለም። በወቅታዊ ማግበር እና በተገላቢጦሽ ላይ የተመሠረተ ቀጭን-ፊልም ሊቲየም ኒዮባት ሞገድ መመሪያ ፓራሜትሪክ ማጉላት ሂደት ዝቅተኛ ጫጫታ እና ከፍተኛ ኃይል ያለው ኦፕቲካል ማጉላትን ሊያሳካ ይችላል፣ ይህም ለኦን-ቺፕ ኦፕቲካል ማጉላት የተቀናጀ የማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂ መስፈርቶችን በሚገባ ሊያሟላ ይችላል።

በብርሃን መለየት ረገድ፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባት በ1550 nm ባንድ ውስጥ ወደ ብርሃን ጥሩ የማስተላለፊያ ባህሪያት አሉት። የፎቶኤሌክትሪክ ልወጣ ተግባር ሊተገበር አይችልም፣ ስለዚህ ለማይክሮዌቭ ፎቶን አፕሊኬሽኖች፣ በቺፕ ላይ የፎቶኤሌክትሪክ ልወጣ ፍላጎቶችን ለማሟላት። InGaAs ወይም Ge-Si ማወቂያ ክፍሎች በLNOI ላይ በተመሰረቱ ፎተኒክ የተቀናጁ ቺፖች ላይ በኋሊ በመጫን ብየዳ ወይም በኤፒታክሲያል እድገት መጀመር አለባቸው። ከኦፕቲካል ፋይበር ጋር በማጣመር ረገድ፣ የኦፕቲካል ፋይበር ራሱ የSiO2 ቁሳቁስ ስለሆነ፣ የSiO2 ሞገድ መመሪያ ሁነታ መስክ ከኦፕቲካል ፋይበር ሁነታ መስክ ጋር ከፍተኛውን የማዛመጃ ዲግሪ አለው፣ እና ማገናኛው በጣም ምቹ ነው። ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባት በጥብቅ የተገደበ የሞገድ መመሪያ የሞድ መስክ ዲያሜትር 1 μm አካባቢ ነው፣ ይህም ከኦፕቲካል ፋይበር ሁነታ መስክ በጣም የተለየ ነው፣ ስለዚህ ትክክለኛው የሞድ ቦታ ለውጥ ከኦፕቲካል ፋይበር ሁነታ መስክ ጋር እንዲዛመድ መከናወን አለበት።

በማዋሃድ ረገድ፣ የተለያዩ ቁሳቁሶች ከፍተኛ የውህደት አቅም ያላቸው መሆን አለመሆናቸው በዋናነት የሚወሰነው በሞገድ መሪው የታጠፈ ራዲየስ ላይ ነው (በሞገድ መሪ ሁነታ መስክ ውስንነት ተጽዕኖ ይደረግበታል)። በጥብቅ የተገደበው የሞገድ መሪ አነስተኛ የማጠፊያ ራዲየስ እንዲኖር ያስችላል፣ ይህም ከፍተኛ ውህደትን እውን ለማድረግ የበለጠ ምቹ ነው። ስለዚህ፣ ቀጭን-ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ሞገድ መሪዎች ከፍተኛ ውህደት የማግኘት አቅም አላቸው። ስለዚህ፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት መታየት የሊቲየም ኒዮቤት ቁሳቁስ የኦፕቲካል “ሲሊከን” ሚና እንዲጫወት ያስችለዋል። የማይክሮዌቭ ፎቶኖችን ለመተግበር፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ጥቅሞች የበለጠ ግልጽ ናቸው።