ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर के सबसे महत्वपूर्ण गुणों में से एक इसकी मॉड्यूलेशन गति या बैंडविड्थ है, जो कम से कम उपलब्ध इलेक्ट्रॉनिक्स जितनी तेज होनी चाहिए। 100 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर की ट्रांजिट आवृत्तियों वाले ट्रांजिस्टर पहले ही 90 एनएम सिलिकॉन तकनीक में प्रदर्शित किए जा चुके हैं, और न्यूनतम फीचर आकार कम होने पर गति और बढ़ जाएगी [1]। हालांकि, वर्तमान सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर की बैंडविड्थ सीमित है। सिलिकॉन में इसकी सेंट्रो-सिमेट्रिक क्रिस्टलीय संरचना के कारण χ(2)-गैर-रैखिकता नहीं होती है। तनावग्रस्त सिलिकॉन के उपयोग से पहले ही दिलचस्प परिणाम सामने आए हैं [2], लेकिन गैर-रैखिकताएं अभी भी 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]। फॉरवर्ड बायस्ड जंक्शनों को VπL = 0.36 V मिमी जितना कम वोल्टेज-लंबाई उत्पाद प्रदर्शित करने के लिए दिखाया गया है, लेकिन मॉड्यूलेशन गति अल्पसंख्यक वाहकों की गतिशीलता द्वारा सीमित है। फिर भी, विद्युत संकेत के पूर्व-जोर की मदद से 10 Gbit/s की डेटा दरें उत्पन्न की गई हैं [4]। इसके बजाय रिवर्स बायस्ड जंक्शनों का उपयोग करके, बैंडविड्थ को लगभग 30 गीगाहर्ट्ज [5,6] तक बढ़ा दिया गया है, लेकिन वोल्टेजलेंथ उत्पाद VπL = 40 V मिमी तक बढ़ गया है। दुर्भाग्य से, ऐसे प्लाज्मा प्रभाव चरण मॉड्यूलेटर अवांछित तीव्रता मॉड्यूलेशन भी उत्पन्न करते हैं [7], और वे लागू वोल्टेज पर गैर-रेखीय रूप से प्रतिक्रिया करते हैं। हालांकि, QAM जैसे उन्नत मॉड्यूलेशन प्रारूपों के लिए एक रैखिक प्रतिक्रिया और शुद्ध चरण मॉड्यूलेशन की आवश्यकता होती है, जो इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव (पोकेल्स प्रभाव [8]) का दोहन विशेष रूप से वांछनीय बनाता है।
2. एसओएच दृष्टिकोण
हाल ही में, सिलिकॉन-ऑर्गेनिक हाइब्रिड (SOH) दृष्टिकोण का सुझाव दिया गया है [9–12]। SOH मॉड्यूलेटर का एक उदाहरण चित्र 1(a) में दिखाया गया है। इसमें ऑप्टिकल क्षेत्र का मार्गदर्शन करने वाला एक स्लॉट वेवगाइड और दो सिलिकॉन स्ट्रिप्स होते हैं जो ऑप्टिकल वेवगाइड को धातु इलेक्ट्रोड से विद्युत रूप से जोड़ते हैं। ऑप्टिकल नुकसान से बचने के लिए इलेक्ट्रोड ऑप्टिकल मोडल फ़ील्ड के बाहर स्थित होते हैं [13], चित्र 1(b)। डिवाइस को इलेक्ट्रो-ऑप्टिक ऑर्गेनिक मटीरियल से कोट किया गया है जो स्लॉट को समान रूप से भरता है। मॉड्यूलेटिंग वोल्टेज को मेटेलिक इलेक्ट्रिकल वेवगाइड द्वारा ले जाया जाता है और कंडक्टिव सिलिकॉन स्ट्रिप्स की बदौलत स्लॉट में गिर जाता है। परिणामी विद्युत क्षेत्र तब अल्ट्रा-फास्ट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव के माध्यम से स्लॉट में अपवर्तन के सूचकांक को बदल देता है। चूंकि स्लॉट की चौड़ाई 100 एनएम के क्रम में है, इसलिए कुछ वोल्ट बहुत मजबूत मॉड्यूलेटिंग फ़ील्ड उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त हैं जो अधिकांश सामग्रियों की ढांकता हुआ ताकत के परिमाण के क्रम में हैं। संरचना में उच्च मॉड्यूलेशन दक्षता होती है क्योंकि मॉड्यूलेटिंग और ऑप्टिकल दोनों क्षेत्र स्लॉट के अंदर केंद्रित होते हैं, चित्र 1(बी) [14]। वास्तव में, सब-वोल्ट ऑपरेशन के साथ एसओएच मॉड्यूलेटर का पहला कार्यान्वयन [11] पहले ही दिखाया जा चुका है, और 40 गीगाहर्ट्ज तक साइनसोइडल मॉड्यूलेशन का प्रदर्शन किया गया था [15,16]। हालांकि, कम वोल्टेज वाले उच्च गति वाले एसओएच मॉड्यूलेटर के निर्माण में चुनौती एक अत्यधिक प्रवाहकीय कनेक्टिंग स्ट्रिप बनाना है। एक समतुल्य सर्किट में स्लॉट को कैपेसिटर सी और प्रवाहकीय स्ट्रिप्स को प्रतिरोधक आर द्वारा दर्शाया जा सकता है, चित्र 1(बी)। संबंधित आरसी समय स्थिरांक डिवाइस की बैंडविड्थ निर्धारित करता है [10,14,17,18]। प्रतिरोध आर को कम करने के लिए, सिलिकॉन स्ट्रिप्स को डोप करने का सुझाव दिया गया है इसके अलावा, सबसे हालिया निर्माण प्रयासों में अप्रत्याशित रूप से कम चालकता देखी गई।
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पोस्ट करने का समय: मार्च-29-2023