ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ቁሳቁስ እና ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ሞዱላተር

በቀጭኑ ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ በተቀናጀ ማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂ ውስጥ ያለው ጥቅም እና ጠቀሜታ

የማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂየባህላዊ ማይክሮዌቭ ሲስተም ቴክኒካዊ ማነቆን ለመስበር እና እንደ ራዳር ፣ የኤሌክትሮኒክስ ጦርነት ፣ የግንኙነት እና የመለኪያ እና የወታደራዊ ኤሌክትሮኒክስ የመረጃ መሳሪያዎችን አፈፃፀም የሚያሻሽል ትልቅ የመተላለፊያ ይዘት ፣ ጠንካራ ትይዩ የማስኬጃ ችሎታ እና ዝቅተኛ የማስተላለፍ ኪሳራ ጥቅሞች አሉት ። መቆጣጠር.ነገር ግን በማይክሮዌቭ ፎቶን በዲስክሪት መሳሪያዎች ላይ የተመሰረተው እንደ ትልቅ መጠን፣ ክብደት እና ደካማ መረጋጋት ያሉ አንዳንድ ችግሮች አሉበት ይህም የማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂን በጠፈር ወለድ እና በአየር ወለድ መድረኮች ላይ በቁም ነገር መጠቀሙን ይገድባል።ስለዚህ የተቀናጀ የማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂ የማይክሮዌቭ ፎቶን በወታደራዊ የኤሌክትሮኒክስ መረጃ ስርዓት ውስጥ ያለውን መተግበሪያ ለማፍረስ እና ለማይክሮዌቭ የፎቶን ቴክኖሎጂ ጥቅሞች ሙሉ ጨዋታ ለመስጠት ጠቃሚ ድጋፍ እየሆነ ነው።

በአሁኑ ጊዜ በ SI ላይ የተመሰረተ የፎቶኒክ ውህደት ቴክኖሎጂ እና በ INP ላይ የተመሰረተ የፎቶኒክ ውህደት ቴክኖሎጂ ከዓመታት እድገት በኋላ በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን መስክ እያደገ በመምጣቱ ብዙ ምርቶች ወደ ገበያ ገብተዋል.ነገር ግን፣ ለማይክሮዌቭ ፎቶን አተገባበር፣ በእነዚህ ሁለት ዓይነት የፎቶን ውህደት ቴክኖሎጂዎች ውስጥ አንዳንድ ችግሮች አሉ፡ ለምሳሌ፡- የሳይ ሞዱላተር እና የኢንፒ ሞዱላተር የመስመር ላይ ያልሆነ ኤሌክትሮ ኦፕቲካል ኮፊሸንት በማይክሮዌቭ ከሚከተለው ከፍተኛ መስመራዊ እና ትልቅ ተለዋዋጭ ባህሪያት ጋር የሚቃረን ነው። የፎቶን ቴክኖሎጂ;ለምሳሌ፣ በሙቀት-ኦፕቲካል ተጽእኖ፣ በፓይዞኤሌክትሪክ ውጤት፣ ወይም በድምጸ ተያያዥ ሞደም መርፌ መበታተን ውጤት ላይ የተመሰረተ ቢሆን የኦፕቲካል ዱካ መቀያየርን የሚገነዘበው የሲሊኮን ኦፕቲካል ማብሪያ/ማብሪያ/ማብሪያ/ማብሪያ/ማብሪያ/ማብሪያ/መለዋወጫ ፍጥነት የዘገየ የመቀያየር ፍጥነት፣ የሃይል ፍጆታ እና የሙቀት ፍጆታ ችግሮች አሉት፣ ይህም ፍጥነቱን ሊያሟላ አይችልም። የጨረር ቅኝት እና ትልቅ የድርድር ሚዛን የማይክሮዌቭ ፎቶን መተግበሪያዎች።

ሊቲየም ኒዮባቴ ሁል ጊዜ ለከፍተኛ ፍጥነት የመጀመሪያ ምርጫ ነው።ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ማሻሻያእጅግ በጣም ጥሩ የመስመር ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ተፅእኖ ስላለው ቁሳቁሶች።ሆኖም ግን, ባህላዊው ሊቲየም ኒዮባቴኤሌክትሮ ኦፕቲካል ሞዱላተርከግዙፍ የሊቲየም ኒዮባቴ ክሪስታል ቁሳቁስ የተሰራ ነው፣ እና የመሳሪያው መጠን በጣም ትልቅ ነው፣ ይህም የተቀናጀ የማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂ ፍላጎቶችን ሊያሟላ አይችልም።የሊቲየም ኒዮባት ቁሳቁሶችን ከመስመር ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ኮፊሸን ጋር ወደ የተቀናጀ ማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂ ስርዓት እንዴት ማቀናጀት እንደሚቻል የሚመለከታቸው ተመራማሪዎች ግብ ሆኗል።እ.ኤ.አ. በ 2018 በዩናይትድ ስቴትስ ውስጥ ከሚገኘው የሃርቫርድ ዩኒቨርሲቲ የተመራማሪ ቡድን በመጀመሪያ የፎቶኒክ ውህደት ቴክኖሎጂን በቀጭኑ ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ኢን ኔቸር ላይ ተመስርቷል ፣ ምክንያቱም ቴክኖሎጂው ከፍተኛ ውህደት ፣ ትልቅ ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ሞጁል ባንድዊድዝ እና ከፍተኛ የኤሌክትሮ መስመራዊነት ጥቅሞች አሉት ። የኦፕቲካል ተጽእኖ አንዴ ከተጀመረ ወዲያውኑ በፎቶኒክ ውህደት እና በማይክሮዌቭ ፎቶኒክስ መስክ የአካዳሚክ እና የኢንዱስትሪ ትኩረትን ፈጠረ።ከማይክሮዌቭ ፎቶን አተገባበር አንፃር፣ ይህ ጽሁፍ በማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂ እድገት ላይ በቀጭኑ ፊልም ሊቲየም ኒዮባት ላይ የተመሰረተ የፎቶን ውህደት ቴክኖሎጂ ተፅእኖ እና አስፈላጊነትን ይገመግማል።

ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ቁሳቁስ እና ቀጭን ፊልምሊቲየም ኒዮባቴ ሞዱላተር
በቅርብ ሁለት ዓመታት ውስጥ አዲስ የሊቲየም ኒዮባት ቁሳቁስ ብቅ አለ ማለትም የሊቲየም ኒዮባት ፊልም ከግዙፉ የሊቲየም ኒዮባት ክሪስታል በ"ion slicing" ዘዴ ተወግዶ ከሲ ዋፈር ጋር ከሲሊካ መከላከያ ንብርብር ጋር ተጣብቋል። ቅጽ LNOI (LiNbO3-On-Insulator) ቁሳቁስ [5]፣ እሱም በዚህ ወረቀት ውስጥ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ቁስ ይባላል።ከ 100 ናኖሜትሮች በላይ ከፍታ ያላቸው ሪጅ ሞገዶች በቀጭኑ ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ቁሳቁሶች ላይ በተመቻቸ ደረቅ ማሳመር ሂደት ሊቀረጹ ይችላሉ ፣ እና የተፈጠሩት የሞገድ መመሪያዎች ውጤታማ የማጣቀሻ ልዩነት ከ 0.8 በላይ ሊደርስ ይችላል (ከባህላዊው የማጣቀሻ ልዩነት በጣም ከፍ ያለ)። በስእል 1 ላይ እንደሚታየው ሊቲየም ኒዮባቴ የ 0.02 የሞገድ ውዝዋዜዎች)።ስለዚህ ዝቅተኛ የግማሽ ሞገድ ቮልቴጅ እና ትልቅ ሞጁል ባንድዊድዝ በአጭር ርዝመት ውስጥ ማግኘት ጠቃሚ ነው.

ዝቅተኛ ኪሳራ የሊቲየም ኒዮባቴ ንዑስ ማይክሮን ሞገድ መመሪያ የባህላዊ ሊቲየም ኒዮባቴ ኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱላተር ከፍተኛ የማሽከርከር ቮልቴጅ ማነቆውን ይሰብራል።የኤሌክትሮል ክፍተት ወደ ~ 5 μm ሊቀንስ ይችላል, እና በኤሌክትሪክ መስክ እና በኦፕቲካል ሞድ መስክ መካከል ያለው መደራረብ በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል, እና vπ · L ከ 20 V · ሴሜ ወደ 2.8 V · ሴሜ ያነሰ ይቀንሳል.ስለዚህ, በተመሳሳይ የግማሽ ሞገድ ቮልቴጅ ውስጥ, የመሳሪያው ርዝመት ከባህላዊው ሞጁል ጋር ሲነፃፀር በእጅጉ ሊቀንስ ይችላል.በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው ተጓዥ ሞገድ electrode ስፋት, ውፍረት እና ክፍተት መካከል መለኪያዎች ማመቻቸት በኋላ በተመሳሳይ ጊዜ, modulator ከ 100 GHz እጅግ በጣም ከፍተኛ የመተላለፊያ ይዘት ችሎታ ሊኖረው ይችላል.

ምስል.1 (ሀ) የተሰላ ሁነታ ስርጭት እና (ለ) የኤልኤን ሞገድ መመሪያ መስቀለኛ ክፍል ምስል

ምስል.2 (ሀ) Waveguide እና electrode መዋቅር እና (ለ) የኤል ኤን ሞዱላተር ኮርፕሌት

የቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ሞዱላተሮችን ከባህላዊ ሊቲየም ኒዮባቴ የንግድ ሞዱላተሮች፣ ሲሊከን ላይ የተመሰረቱ ሞዱላተሮች እና ኢንዲየም ፎስፋይድ (ኢንፒ) ሞዱላተሮችን እና ሌሎች አሁን ያሉ ባለከፍተኛ ፍጥነት ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ሞዱላተሮችን ማነፃፀር የንፅፅሩ ዋና መለኪያዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ።
(1) የግማሽ ሞገድ ቮልት ርዝመት ምርት (vπ · L, V · ሴሜ), የመቀየሪያውን የመቀየሪያ ቅልጥፍናን መለካት, አነስተኛ እሴቱ, የመቀየሪያው ውጤታማነት ከፍ ያለ ነው;
(2) 3 ዲቢቢ ሞጁል ባንድዊድዝ (GHz)፣ የአስማሚውን ምላሽ ወደ ከፍተኛ-ድግግሞሽ ማስተካከል የሚለካው;
(3) በተለዋዋጭ ክልል ውስጥ የኦፕቲካል ማስገቢያ መጥፋት (ዲቢ)።ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ሞዱላተር በሞዲዩሽን ባንድዊድዝ ፣በግማሽ ሞገድ ቮልቴጅ ፣በኦፕቲካል ኢንተርፖላሽን ኪሳራ እና በመሳሰሉት ግልፅ ጠቀሜታዎች እንዳሉት ከጠረጴዛው ላይ ማየት ይቻላል።

ሲሊኮን የተቀናጀ ኦፕቶኤሌክትሮኒክስ የማዕዘን ድንጋይ እስካሁን የተሰራ ነው፣ ሂደቱ በሳል ነው፣ አነስተኛነቱ ለአክቲቭ/ፓሲቭ መሳሪያዎች መጠነ ሰፊ ውህደት ምቹ ነው፣ እና ሞዱላተሩ በኦፕቲካል መስክ በስፋት እና በጥልቀት ጥናት ተደርጎበታል። ግንኙነት.የሲሊኮን የኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ማሻሻያ ዘዴ በዋነኛነት ድምጸ ተያያዥ ሞደም ዲፕሊንግ-ቲን፣ ተሸካሚ መርፌ እና የድምጸ ተያያዥ ሞደም ክምችት ነው።ከነሱ መካከል የመቀየሪያው የመተላለፊያ ይዘት ከመስመር ዲግሪ ተሸካሚ መሟጠጥ ዘዴ ጋር በጣም ጥሩ ነው ፣ ግን የኦፕቲካል መስክ ስርጭቱ ከመጥፋት ክልል ወጥነት ጋር ስለሚደራረብ ይህ ተፅእኖ መደበኛ ያልሆነ የሁለተኛ ደረጃ መዛባት እና የሶስተኛ ደረጃ intermodulation መዛባትን ያስተዋውቃል። ቃላቶቹ፣ ተሸካሚው በብርሃን ላይ ካለው የመምጠጥ ውጤት ጋር ተዳምሮ፣ ይህም የኦፕቲካል ሞጁሉን ስፋት እና የሲግናል መዛባትን ይቀንሳል።

የኢንፒ ሞዱላተር እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ተጽእኖዎች አሉት፣ እና ባለብዙ ንብርብር ኳንተም ጉድጓድ መዋቅር እጅግ በጣም ከፍተኛ ፍጥነት እና ዝቅተኛ የማሽከርከር የቮልቴጅ ሞዱላተሮችን በVπ·L እስከ 0.156V · ሚሜ መገንዘብ ይችላል።ይሁን እንጂ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ከኤሌክትሪክ መስክ ጋር ያለው ልዩነት መስመራዊ እና ቀጥተኛ ያልሆኑ ቃላትን ያካትታል, እና የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ መጨመር የሁለተኛ ደረጃ ውጤትን ጎልቶ እንዲታይ ያደርገዋል.ስለዚህ የሲሊኮን እና የኢንፒ ኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱላተሮች ሲሰሩ pn መስቀለኛ መንገድን ለመፍጠር አድልዎ ማመልከት አለባቸው እና pn junction የመምጠጥ ኪሳራን ወደ ብርሃን ያመጣል።ነገር ግን፣ የእነዚህ ሁለቱ ሞዱላተሮች መጠን ትንሽ ነው፣ የንግድ ኢንፒ ሞዱላተር መጠን ከኤልኤን ሞዱላተር 1/4 ነው።ለከፍተኛ ጥግግት እና ለአጭር ርቀት ዲጂታል ኦፕቲካል ማስተላለፊያ ኔትወርኮች እንደ የመረጃ ማእከሎች ተስማሚ የሆነ ከፍተኛ የመቀየር ብቃት።የሊቲየም ኒዮባቴ ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ተጽእኖ የብርሃን መሳብ ዘዴ የለውም እና ዝቅተኛ ኪሳራ የለውም, ይህም ለረጅም ርቀት ተስማሚ ነው.የጨረር ግንኙነትበትልቅ አቅም እና ከፍተኛ ፍጥነት.በማይክሮዌቭ ፎቶን አፕሊኬሽን ውስጥ የሲ እና ኢንፒ ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ኮፊሸንት (ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ኮፊሸንትስ) መስመር ላይ ያልሆኑ ናቸው፣ ይህም ለማይክሮዌቭ ፎቶን ሲስተም የማይክሮዌቭ ፎቶን ሲስተም ከፍተኛ መስመራዊ እና ትልቅ ተለዋዋጭነትን የሚከተል ነው።የሊቲየም ኒዮባት ቁስ ለማይክሮዌቭ ፎቶን አፕሊኬሽን በጣም ተስማሚ ነው ምክንያቱም ሙሉ ለሙሉ ቀጥተኛ የኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዲዩሽን ቅንጅት ስላለው።