पतली फिल्म लिथियम नियोबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर की अनुसंधान प्रगति

अनुसंधान प्रगतिपतली फिल्म लिथियम नियोबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर

इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर, ऑप्टिकल संचार प्रणाली और माइक्रोवेव फोटोनिक प्रणाली का मुख्य उपकरण है। यह लगाए गए विद्युत क्षेत्र के कारण पदार्थ के अपवर्तनांक को बदलकर मुक्त स्थान या ऑप्टिकल वेवगाइड में प्रसारित प्रकाश को नियंत्रित करता है। पारंपरिक लिथियम नाइओबेटइलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटरइलेक्ट्रो-ऑप्टिकल पदार्थ के रूप में बल्क लिथियम नाइओबेट पदार्थ का उपयोग किया जाता है। एकल क्रिस्टल लिथियम नाइओबेट पदार्थ को टाइटेनियम विसरण या प्रोटॉन विनिमय प्रक्रिया के माध्यम से वेवगाइड बनाने के लिए स्थानीय रूप से अपमिश्रित किया जाता है। कोर परत और क्लैडिंग परत के बीच अपवर्तनांक का अंतर बहुत कम होता है, और वेवगाइड की प्रकाश क्षेत्र से बंधन क्षमता कम होती है। पैकेज्ड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर की कुल लंबाई आमतौर पर 5 से 10 सेमी होती है।

लिथियम नियोबेट ऑन इंसुलेटर (LNOI) तकनीक लिथियम नियोबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर के बड़े आकार की समस्या को हल करने का एक प्रभावी तरीका प्रदान करती है। वेवगाइड कोर परत और क्लैडिंग परत के बीच अपवर्तनांक का अंतर 0.7 तक होता है, जो वेवगाइड की ऑप्टिकल मोड बाइंडिंग क्षमता और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विनियमन प्रभाव को बहुत बढ़ा देता है, और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर के क्षेत्र में एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है।

माइक्रो-मशीनिंग तकनीक की प्रगति के कारण, LNOI प्लेटफ़ॉर्म पर आधारित इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर के विकास में तेज़ी से प्रगति हुई है, जिससे आकार में अधिक कॉम्पैक्ट होने और प्रदर्शन में निरंतर सुधार की प्रवृत्ति दिखाई दे रही है। प्रयुक्त वेवगाइड संरचना के अनुसार, विशिष्ट पतली फिल्म लिथियम नियोबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर सीधे उत्कीर्ण वेवगाइड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर, लोडेड हाइब्रिड होते हैं।वेवगाइड मॉड्यूलेटरऔर हाइब्रिड सिलिकॉन एकीकृत वेवगाइड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर।

वर्तमान में, शुष्क नक़्क़ाशी प्रक्रिया में सुधार से पतली फिल्म लिथियम नाइओबेट वेवगाइड की हानि बहुत कम हो गई है, रिज लोडिंग विधि ने नक़्क़ाशी प्रक्रिया की उच्च कठिनाई की समस्या का समाधान किया है, और 1 वोल्ट से कम अर्ध-तरंग वोल्टेज वाले लिथियम नाइओबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर का एहसास हुआ है, और परिपक्व SOI तकनीक के साथ संयोजन फोटॉन और इलेक्ट्रॉन हाइब्रिड एकीकरण की प्रवृत्ति का अनुपालन करता है। पतली फिल्म लिथियम नाइओबेट तकनीक के चिप पर कम हानि, छोटे आकार और बड़े बैंडविड्थ वाले एकीकृत इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर को साकार करने के लाभ हैं। सैद्धांतिक रूप से, यह अनुमान लगाया गया है कि 3 मिमी पतली फिल्म लिथियम नाइओबेट पुश-पुलM⁃Z मॉड्यूलेटर3dB इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल बैंडविड्थ 400 GHz तक पहुँच सकता है, और प्रयोगात्मक रूप से तैयार पतली फिल्म लिथियम नियोबेट मॉड्यूलेटर की बैंडविड्थ 100 GHz से थोड़ी अधिक बताई गई है, जो अभी भी सैद्धांतिक ऊपरी सीमा से बहुत दूर है। बुनियादी संरचनात्मक मापदंडों के अनुकूलन से लाया गया सुधार सीमित है। भविष्य में, नए तंत्रों और संरचनाओं की खोज के दृष्टिकोण से, जैसे कि मानक कोपलनार वेवगाइड इलेक्ट्रोड को खंडित माइक्रोवेव इलेक्ट्रोड के रूप में डिज़ाइन करना, मॉड्यूलेटर के प्रदर्शन में और सुधार किया जा सकता है।

इसके अलावा, एकीकृत मॉड्यूलेटर चिप पैकेजिंग और लेज़रों, डिटेक्टरों और अन्य उपकरणों के साथ ऑन-चिप विषमांगी एकीकरण का कार्यान्वयन, पतली फिल्म लिथियम नियोबेट मॉड्यूलेटर के भविष्य के विकास के लिए एक अवसर और चुनौती दोनों है। पतली फिल्म लिथियम नियोबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर माइक्रोवेव फोटॉन, ऑप्टिकल संचार और अन्य क्षेत्रों में अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।