पतली फिल्म लिथियम नायोबेट इलेक्ट्रोऑप्टिक मॉड्युलेटर की संरचना और प्रदर्शन का परिचय

संरचना और प्रदर्शन का परिचयथिन फिल्म लिथियम नायोबेट इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटर
An इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटरपतली फिल्म लिथियम नायोबेट की विभिन्न संरचनाओं, तरंग दैर्ध्य और प्लेटफार्मों के आधार पर, और विभिन्न प्रकारों के व्यापक प्रदर्शन तुलना के आधार पर।ईओएम मॉड्यूलेटरसाथ ही अनुसंधान और अनुप्रयोग के विश्लेषण के साथपतली फिल्म लिथियम नायोबेट मॉड्यूलेटरअन्य क्षेत्रों में।

1. अनुनादी गुहा पतली फिल्म लिथियम नायोबेट मॉड्यूलेटर
इस प्रकार का मॉड्यूलेटर लिथियम नायोबेट क्रिस्टल के उत्कृष्ट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव पर आधारित है और उच्च गति और लंबी दूरी के ऑप्टिकल संचार को प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है। इसकी तीन मुख्य संरचनाएं हैं:
1.1 ट्रैवलिंग वेव इलेक्ट्रोड एमजेडआई मॉड्यूलेटर: यह सबसे आम डिज़ाइन है। हार्वर्ड विश्वविद्यालय के लोनकार अनुसंधान समूह ने 2018 में पहली बार इसका उच्च-प्रदर्शन संस्करण विकसित किया था, जिसके बाद क्वार्ट्ज सब्सट्रेट पर आधारित कैपेसिटिव लोडिंग (उच्च बैंडविड्थ लेकिन सिलिकॉन-आधारित के साथ असंगत) और सब्सट्रेट को खोखला करके सिलिकॉन-आधारित संगत सहित कई सुधार किए गए, जिससे उच्च बैंडविड्थ (>67 GHz) और उच्च गति सिग्नल (जैसे 112 Gbit/s PAM4) का संचरण संभव हुआ।
1.2 फोल्डिंग एमजेडआई मॉड्यूलेटर: डिवाइस के आकार को छोटा करने और क्यूएसएफपी-डीडी जैसे कॉम्पैक्ट मॉड्यूल के अनुकूल बनाने के लिए, डिवाइस की लंबाई को आधा करने और 60 GHz की बैंडविड्थ प्राप्त करने के लिए ध्रुवीकरण उपचार, क्रॉस वेवगाइड या उलटे माइक्रोस्ट्रक्चर इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है।
1.3 एकल/द्वि ध्रुवीकरण सुसंगत ऑर्थोगोनल (IQ) मॉड्यूलेटर: संचरण दर को बढ़ाने के लिए उच्च-क्रम मॉड्यूलेशन प्रारूप का उपयोग करता है। सन यातसेन विश्वविद्यालय के काई अनुसंधान समूह ने 2020 में पहला ऑन-चिप एकल ध्रुवीकरण IQ मॉड्यूलेटर विकसित किया। भविष्य में विकसित होने वाले द्विध्रुवीय ध्रुवीकरण IQ मॉड्यूलेटर का प्रदर्शन बेहतर है, और क्वार्ट्ज सब्सट्रेट पर आधारित संस्करण ने 1.96 Tbit/s की एकल तरंगदैर्ध्य संचरण दर का रिकॉर्ड बनाया है।

2. अनुनादी गुहा प्रकार का पतली-फिल्म लिथियम नायोबेट मॉड्यूलेटर
अति सूक्ष्म और उच्च बैंडविड्थ वाले मॉड्यूलेटर प्राप्त करने के लिए, विभिन्न प्रकार की अनुनादी गुहा संरचनाएं उपलब्ध हैं:
2.1 फोटोनिक क्रिस्टल (पीसी) और माइक्रो रिंग मॉड्यूलेटर: रोचेस्टर विश्वविद्यालय में लिन के अनुसंधान समूह ने पहला उच्च-प्रदर्शन वाला फोटोनिक क्रिस्टल मॉड्यूलेटर विकसित किया है। इसके अतिरिक्त, सिलिकॉन लिथियम नायोबेट विषम एकीकरण और समरूप एकीकरण पर आधारित माइक्रो रिंग मॉड्यूलेटर भी प्रस्तावित किए गए हैं, जो कई GHz की बैंडविड्थ प्राप्त करते हैं।
2.2 ब्रैग ग्रेटिंग रेजोनेंट कैविटी मॉड्यूलेटर: इसमें फैब्री पेरोट (FP) कैविटी, वेवगाइड ब्रैग ग्रेटिंग (WBG) और स्लो लाइट (SL) मॉड्यूलेटर शामिल हैं। इन संरचनाओं को आकार, प्रक्रिया सहनशीलता और प्रदर्शन के बीच संतुलन बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उदाहरण के लिए, एक 2 × 2 FP रेजोनेंट कैविटी मॉड्यूलेटर 110 GHz से अधिक की अति-विस्तारित बैंडविड्थ प्राप्त करता है। युग्मित ब्रैग ग्रेटिंग पर आधारित स्लो लाइट मॉड्यूलेटर कार्यशील बैंडविड्थ सीमा का विस्तार करता है।

3. विषम एकीकृत पतली फिल्म लिथियम नायोबेट मॉड्यूलेटर
सिलिकॉन-आधारित प्लेटफार्मों पर CMOS प्रौद्योगिकी की अनुकूलता को लिथियम नायोबेट के उत्कृष्ट मॉड्यूलेशन प्रदर्शन के साथ संयोजित करने के लिए तीन मुख्य एकीकरण विधियाँ हैं:
3.1 बॉन्ड प्रकार का विषम एकीकरण: बेंजोसाइक्लोब्यूटीन (बीसीबी) या सिलिकॉन डाइऑक्साइड के साथ सीधे बॉन्डिंग द्वारा, पतली फिल्म लिथियम नायोबेट को सिलिकॉन या सिलिकॉन नाइट्राइड प्लेटफॉर्म पर स्थानांतरित किया जाता है, जिससे वेफर स्तर पर उच्च तापमान स्थिर एकीकरण प्राप्त होता है। यह मॉड्यूलेटर उच्च बैंडविड्थ (>70 GHz, यहां तक ​​कि 110 GHz से भी अधिक) और उच्च गति सिग्नल संचरण क्षमता प्रदर्शित करता है।
3.2 निक्षेपण वेवगाइड सामग्री विषम एकीकरण: लोड वेवगाइड के रूप में पतली फिल्म लिथियम नायोबेट पर सिलिकॉन या सिलिकॉन नाइट्राइड जमा करने से कुशल इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेशन भी प्राप्त होता है।
3.3 माइक्रो ट्रांसफर प्रिंटिंग (μ TP) हेटरोजेनियस इंटीग्रेशन: यह एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए किया जाना अपेक्षित है। यह उच्च परिशुद्धता वाले उपकरणों के माध्यम से पूर्वनिर्मित कार्यात्मक उपकरणों को लक्षित चिप्स पर स्थानांतरित करती है, जिससे जटिल पोस्ट-प्रोसेसिंग से बचा जा सकता है। इसे सिलिकॉन नाइट्राइड और सिलिकॉन-आधारित प्लेटफार्मों पर सफलतापूर्वक लागू किया गया है, जिससे दसियों GHz की बैंडविड्थ प्राप्त हुई है।

संक्षेप में, यह लेख पतली फिल्म लिथियम नायोबेट प्लेटफॉर्म पर आधारित इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटरों के तकनीकी रोडमैप की व्यवस्थित रूपरेखा प्रस्तुत करता है, जिसमें उच्च-प्रदर्शन और व्यापक बैंडविड्थ वाली गैर-अनुनादी गुहा संरचनाओं का विकास, लघु अनुनादी गुहा संरचनाओं का अन्वेषण और परिपक्व सिलिकॉन-आधारित फोटोनिक प्लेटफॉर्मों के साथ एकीकरण शामिल है। यह लेख पारंपरिक मॉड्यूलेटरों की प्रदर्शन संबंधी बाधाओं को दूर करने और उच्च गति वाले ऑप्टिकल संचार को प्राप्त करने में पतली फिल्म लिथियम नायोबेट मॉड्यूलेटरों की अपार क्षमता और निरंतर प्रगति को दर्शाता है।