ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर का एक सबसे महत्वपूर्ण गुण इसकी मॉड्यूलेशन गति या बैंडविड्थ है, जो कम से कम उपलब्ध इलेक्ट्रॉनिक्स जितनी तेज होनी चाहिए। 100 गीगाहर्ट्ज से अधिक ट्रांजिट आवृत्तियों वाले ट्रांजिस्टर पहले ही 90 एनएम सिलिकॉन तकनीक में प्रदर्शित किए जा चुके हैं, और न्यूनतम फीचर साइज कम होने पर गति और बढ़ जाएगी [1]। हालांकि, वर्तमान सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर की बैंडविड्थ सीमित है। सिलिकॉन में इसकी सेंट्रो-सममित क्रिस्टलीय संरचना के कारण χ(2)-गैर-रैखिकता नहीं होती है। विकृत सिलिकॉन के उपयोग से पहले ही दिलचस्प परिणाम सामने आए हैं [2], लेकिन गैर-रैखिकताएं अभी तक व्यावहारिक उपकरणों की अनुमति नहीं देती हैं। इसलिए अत्याधुनिक सिलिकॉन फोटोनिक मॉड्यूलेटर अभी भी pn या पिन जंक्शनों में मुक्त-वाहक फैलाव पर निर्भर करते हैं [3–5]। फिर भी, विद्युत संकेत के पूर्व-बल की सहायता से 10 Gbit/s की डेटा दरें उत्पन्न की गई हैं [4]। इसके बजाय पश्च अभिनत जंक्शनों का उपयोग करके, बैंडविड्थ को लगभग 30 GHz [5,6] तक बढ़ा दिया गया है, लेकिन वोल्टेज-लंबाई गुणनफल VπL = 40 V मिमी तक बढ़ गया है। दुर्भाग्य से, ऐसे प्लाज़्मा प्रभाव फेज़ मॉड्यूलेटर अवांछित तीव्रता मॉड्यूलेशन भी उत्पन्न करते हैं [7], और वे लागू वोल्टेज पर अरैखिक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं। हालाँकि, QAM जैसे उन्नत मॉड्यूलेशन प्रारूपों के लिए एक रैखिक प्रतिक्रिया और शुद्ध फेज़ मॉड्यूलेशन की आवश्यकता होती है, जिससे इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव (पॉकेल्स प्रभाव [8]) का दोहन विशेष रूप से वांछनीय हो जाता है।
2. एसओएच दृष्टिकोण
हाल ही में, सिलिकॉन-कार्बनिक संकर (SOH) दृष्टिकोण का सुझाव दिया गया है [9-12]। SOH मॉड्यूलेटर का एक उदाहरण चित्र 1(a) में दिखाया गया है। इसमें एक स्लॉट वेवगाइड होता है जो प्रकाशीय क्षेत्र का मार्गदर्शन करता है, और दो सिलिकॉन स्ट्रिप्स जो विद्युत रूप से प्रकाशीय वेवगाइड को धात्विक इलेक्ट्रोड से जोड़ते हैं। प्रकाशीय हानियों से बचने के लिए इलेक्ट्रोड प्रकाशीय मोडल क्षेत्र के बाहर स्थित होते हैं [13], चित्र 1(b)। उपकरण एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक कार्बनिक पदार्थ से लेपित होता है जो स्लॉट को समान रूप से भरता है। मॉड्यूलेटिंग वोल्टेज धात्विक विद्युत वेवगाइड द्वारा वहन किया जाता है और प्रवाहकीय सिलिकॉन स्ट्रिप्स की बदौलत स्लॉट में गिरता है। संरचना में उच्च मॉड्यूलेशन दक्षता होती है क्योंकि मॉड्यूलेटिंग और ऑप्टिकल दोनों क्षेत्र स्लॉट के अंदर केंद्रित होते हैं, चित्र 1(b) [14]। वास्तव में, सब-वोल्ट ऑपरेशन [11] के साथ SOH मॉड्यूलेटर का पहला कार्यान्वयन पहले ही दिखाया जा चुका है, और 40 GHz तक साइनसोइडल मॉड्यूलेशन का प्रदर्शन किया गया था [15,16]। हालांकि, कम वोल्टेज वाले उच्च गति वाले SOH मॉड्यूलेटर के निर्माण में चुनौती एक अत्यधिक प्रवाहकीय कनेक्टिंग स्ट्रिप बनाना है। एक समतुल्य सर्किट में स्लॉट को कैपेसिटर C और प्रवाहकीय स्ट्रिप्स को रेसिस्टर्स R द्वारा दर्शाया जा सकता है, चित्र 1(b)। संबंधित RC समय स्थिरांक डिवाइस की बैंडविड्थ निर्धारित करता है [10,14,17,18]। प्रतिरोध R को कम करने के लिए, सिलिकॉन स्ट्रिप्स को डोप करने का सुझाव दिया गया है इसके अलावा, हाल ही में किए गए निर्माण प्रयासों में अप्रत्याशित रूप से कम चालकता देखी गई।
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पोस्ट करने का समय: 29 मार्च 2023