من أهم خصائص المُعدِّل الضوئي سرعة تعديله أو عرض نطاقه الترددي، والذي يجب أن يكون على الأقل بنفس سرعة الإلكترونيات المتاحة. وقد تم بالفعل إثبات ترانزستورات ذات ترددات عبور أعلى بكثير من 100 جيجاهرتز في تقنية السيليكون 90 نانومتر، وستزداد السرعة بشكل أكبر مع تقليل الحد الأدنى لحجم الميزة [1]. ومع ذلك، فإن عرض نطاق المُعدِّلات القائمة على السيليكون الحالية محدود. لا يمتلك السيليكون عدم خطية χ(2) بسبب بنيته البلورية المتناظرة مركزيًا. وقد أدى استخدام السيليكون المجهد إلى نتائج مثيرة للاهتمام بالفعل [2]، ولكن عدم الخطية لا تسمح حتى الآن بأجهزة عملية. لذلك، لا تزال المُعدِّلات الفوتونية السيليكونية الحديثة تعتمد على تشتت الناقل الحر في الوصلات pn أو الوصلات الدبوسية [3-5]. وقد ثبت أن الوصلات المنحازة للأمام تُظهر حاصل جهد-طول منخفض يصل إلى VπL = 0.36 V mm، ولكن سرعة التعديل محدودة بديناميكيات الموجات الحاملة الأقلية. ومع ذلك، تم توليد معدلات بيانات تبلغ 10 جيجابت/ثانية بمساعدة التركيز المسبق للإشارة الكهربائية [4]. وباستخدام الوصلات المنحازة عكسيًا بدلاً من ذلك، تمت زيادة عرض النطاق الترددي إلى حوالي 30 جيجاهرتز [5،6]، ولكن ارتفع حاصل جهد-طول إلى VπL = 40 V mm. ولسوء الحظ، تنتج مُعدّلات طور تأثير البلازما هذه تعديل شدة غير مرغوب فيه أيضًا [7]، وتستجيب بشكل غير خطي للجهد المطبق. ومع ذلك، تتطلب تنسيقات التعديل المتقدمة مثل QAM استجابة خطية وتعديل طور نقي، مما يجعل استغلال التأثير الكهروضوئي (تأثير بوكلز [8]) مرغوبًا فيه بشكل خاص.
2. نهج الصحة والسلامة المهنية
تم مؤخرًا اقتراح نهج الهجين السيليكوني العضوي (SOH) [9-12]. يوضح الشكل 1(أ) مثالًا على معدِّل SOH. يتكون هذا المُعدِّل من موجّه موجي شقّي يوجه المجال الضوئي، وشريطين سيليكونيين يربطان الموجّه الضوئي كهربائيًا بالأقطاب الكهربائية المعدنية. تقع الأقطاب الكهربائية خارج المجال النمطي الضوئي لتجنب الخسائر الضوئية [13]، الشكل 1(ب). الجهاز مطلي بمادة عضوية كهروضوئية تملأ الشق بالتساوي. يحمل الموجّه الكهربائي المعدني جهد التعديل وينخفض عبر الشق بفضل شرائط السيليكون الموصلة. يُغيّر المجال الكهربائي الناتج بعد ذلك معامل الانكسار في الشق من خلال التأثير الكهروضوئي فائق السرعة. ونظرًا لأن عرض الشق يبلغ حوالي 100 نانومتر، فإن بضعة فولتات تكفي لتوليد مجالات تعديل قوية جدًا تعادل في قوتها العازلة لمعظم المواد. يتميز الهيكل بكفاءة تعديل عالية نظرًا لتركيز كل من المجالين التعديلي والبصري داخل الفتحة، الشكل 1(ب) [14]. في الواقع، تم بالفعل عرض أولى تطبيقات مُعدِّلات SOH ذات التشغيل دون الفولت [11]، وتم توضيح التعديل الجيبي حتى 40 جيجاهرتز [15،16]. ومع ذلك، فإن التحدي في بناء مُعدِّلات SOH عالية السرعة ومنخفضة الجهد هو إنشاء شريط توصيل عالي التوصيل. في دائرة مكافئة، يمكن تمثيل الفتحة بمكثف C والشرائط الموصلة بمقاومات R، الشكل 1(ب). يحدد ثابت زمن RC المقابل عرض نطاق الجهاز [10،14،17،18]. لتقليل المقاومة R، تم اقتراح تطعيم شرائط السيليكون [10،14]. في حين أن التنشيط يزيد من توصيلية شرائح السيليكون (وبالتالي يزيد من الخسائر البصرية)، إلا أنه يُكلف خسارة إضافية لأن حركة الإلكترونات تتأثر بتشتت الشوائب [10،14،19]. علاوة على ذلك، أظهرت أحدث محاولات التصنيع توصيلية منخفضة بشكل غير متوقع.
شركة بكين روفيا للإلكترونيات الضوئية المحدودة، الواقعة في منطقة تشونغ قوان تسون، "وادي السيليكون" بالصين، هي شركة تكنولوجية متطورة تُعنى بخدمة مؤسسات البحث العلمي المحلية والأجنبية، ومعاهد البحث، والجامعات، وكوادر البحث العلمي في المؤسسات. تعمل شركتنا بشكل رئيسي في البحث والتطوير المستقل، وتصميم، وتصنيع، وبيع المنتجات الضوئية، وتقدم حلولاً مبتكرة وخدمات احترافية وشخصية للباحثين العلميين والمهندسين الصناعيين. بعد سنوات من الابتكار المستقل، كوّنت الشركة سلسلة غنية ومتكاملة من المنتجات الكهروضوئية، تُستخدم على نطاق واسع في القطاعات البلدية، والعسكرية، والنقل، والطاقة الكهربائية، والتمويل، والتعليم، والطب، وغيرها.
نحن نتطلع للتعاون معكم!
وقت النشر: ٢٩ مارس ٢٠٢٣