אחת התכונות החשובות ביותר של מודולטור אופטי היא מהירות המודולציה שלו או רוחב הפס שלו, שאמור להיות מהיר לפחות כמו האלקטרוניקה הזמינה. טרנזיסטורים בעלי תדרי מעבר הרבה מעל 100 גיגה-הרץ כבר הודגמו בטכנולוגיית סיליקון 90 ננומטר, והמהירות תגדל עוד יותר ככל שגודל התכונה המינימלי יקטן [1]. עם זאת, רוחב הפס של מודולטורים מבוססי סיליקון כיום מוגבל. לסיליקון אין אי-לינאריות χ(2) בשל המבנה הגבישי הצנטרו-סימטרי שלו. השימוש בסיליקון מתוח כבר הוביל לתוצאות מעניינות [2], אך אי-הלינאריות עדיין אינה מאפשרת התקנים מעשיים. לכן, מודולטורים פוטוניים מסיליקון חדישים עדיין מסתמכים על פיזור נושאי גלים חופשיים בצמתים pn או פינים [3-5]. צמתים מוטים קדימה הוכחו כמציגים מכפלת מתח-אורך נמוכה כמו VπL = 0.36 V mm, אך מהירות המודולציה מוגבלת על ידי הדינמיקה של נושאי גלים מיעוט. ועדיין, קצבי נתונים של 10 ג'יגה-ביט לשנייה נוצרו בעזרת הדגשה מוקדמת של האות החשמלי [4]. באמצעות צומתים מוטים לאחור, רוחב הפס הוגדל לכ-30 גיגה-הרץ [5,6], אך מכפלת המתח-אורך עלתה ל-VπL = 40 וולט מ"מ. למרבה הצער, מודולטורים מסוג אפקט פלזמה מייצרים גם אפנון עוצמה לא רצוי [7], והם מגיבים באופן לא ליניארי למתח המופעל. עם זאת, פורמטי אפנון מתקדמים כמו QAM דורשים תגובה ליניארית ואפנון פאזה טהור, מה שהופך את ניצול האפקט האלקטרו-אופטי (אפקט פוקלס [8]) למבוקש במיוחד.
2. גישת SOH
לאחרונה הוצעה גישת הסיליקון-אורגני ההיברידית (SOH) [9-12]. דוגמה למודולטור SOH מוצגת באיור 1(א). הוא מורכב ממוליך גל חריץ המכוון את השדה האופטי, ושני רצועות סיליקון המחברות חשמלית את מוליך הגל האופטי לאלקטרודות המתכתיות. האלקטרודות ממוקמות מחוץ לשדה המודאלי האופטי כדי למנוע הפסדים אופטיים [13], איור 1(ב). ההתקן מצופה בחומר אורגני אלקטרו-אופטי הממלא את החריץ באופן אחיד. מתח הוויסות נישא על ידי מוליך הגל החשמלי המתכתי ויורד על פני החריץ הודות לרצועות הסיליקון המוליכות. השדה החשמלי שנוצר משנה את מקדם השבירה בחריץ באמצעות אפקט אלקטרו-אופטי מהיר במיוחד. מכיוון שלחריץ יש רוחב בסדר גודל של 100 ננומטר, כמה וולט מספיקים כדי לייצר שדות ויסות חזקים מאוד שהם בסדר גודל של החוזק הדיאלקטרי של רוב החומרים. למבנה יש יעילות ויסות גבוהה מכיוון שגם השדות הוויסות וגם השדות האופטיים מרוכזים בתוך החריץ, איור 1(ב) [14]. ואכן, יישומים ראשונים של מודולטורי SOH עם פעולה תת-וולטית [11] כבר הוצגו, והודגמו אפנון סינוסואידלי עד 40 גיגה-הרץ [15,16]. עם זאת, האתגר בבניית מודולטורי SOH במתח נמוך ובמהירות גבוהה הוא ליצור פס חיבור מוליך ביותר. במעגל שווה ערך, ניתן לייצג את החריץ על ידי קבל C ואת הפסים המוליכים על ידי נגדים R, איור 1(ב). קבוע הזמן RC המתאים קובע את רוחב הפס של ההתקן [10,14,17,18]. על מנת להקטין את ההתנגדות R, הוצע לסמם את פסי הסיליקון [10,14]. בעוד שסימום מגביר את המוליכות של פסי הסיליקון (ולכן מגביר את ההפסדים האופטיים), משלמים עונש הפסד נוסף מכיוון שניידות האלקטרונים נפגעת על ידי פיזור טומאה [10,14,19]. יתר על כן, ניסיונות הייצור האחרונים הראו מוליכות נמוכה באופן בלתי צפוי.
חברת בייג'ינג רופאה אופטואלקטרוניקה בע"מ, הממוקמת ב"עמק הסיליקון" בסין - בייג'ינג ג'ונגגואנצון, היא מפעל היי-טק המוקדש לשירות מוסדות מחקר מקומיים וזרים, מכוני מחקר, אוניברסיטאות ואנשי מחקר מדעיים ארגוניים. החברה שלנו עוסקת בעיקר במחקר ופיתוח עצמאיים, תכנון, ייצור ומכירה של מוצרים אופטואלקטרוניים, ומספקת פתרונות חדשניים ושירותים מקצועיים ומותאמים אישית לחוקרים מדעיים ומהנדסי תעשייה. לאחר שנים של חדשנות עצמאית, היא יצרה סדרה עשירה ומושלמת של מוצרים פוטואלקטריים, הנמצאים בשימוש נרחב בתעשיות העירוניות, הצבאיות, התחבורה, החשמל, הפיננסים, החינוך, הרפואה ותעשיות אחרות.
אנו מצפים לשיתוף פעולה איתך!
זמן פרסום: 29 במרץ 2023