فيلم رفيع للفيلم الليثيوم نيوبات ونيثيوم نيووبت مغير

مزايا وأهمية نيثيوم نيثيوم نيثيوم في تقنية فوتون ميكروويف متكاملة

تقنية الفوتون الميكروويفلديه مزايا عرض النطاق الترددي الكبير ، وقدرة معالجة متوازية قوية وفقدان انتقال منخفضة ، والتي لديها القدرة على كسر عنق الزجاجة الفني لنظام الميكروويف التقليدي وتحسين أداء معدات المعلومات الإلكترونية العسكرية مثل الرادار والحرب الإلكترونية والتواصل والقياس والتحكم. ومع ذلك ، فإن نظام فوتون الميكروويف القائم على الأجهزة المنفصلة لديه بعض المشكلات مثل الحجم الكبير والوزن الثقيل وسوء الاستقرار ، مما يقيد بشكل خطير تطبيق تكنولوجيا الفوتون الميكروويف في المنصات المنقولة بالفضاء والمنقولة جواً. لذلك ، أصبحت تقنية الفوتون المتكاملة للميكروويف دعمًا مهمًا لكسر تطبيق فوتون الميكروويف في نظام المعلومات الإلكترونية العسكرية وإعطاء اللعب الكامل لمزايا تكنولوجيا فوتون الميكروويف.

في الوقت الحاضر ، أصبحت تقنية التكامل الضوئي القائم على SI وتكنولوجيا التكامل الضوئي المستندة إلى INP أكثر فأكثر بعد سنوات من التطوير في مجال الاتصالات البصرية ، وتم وضع الكثير من المنتجات في السوق. ومع ذلك ، لتطبيق الفوتون الميكروويف ، هناك بعض المشكلات في هذين النوعين من تقنيات تكامل الفوتون: على سبيل المثال ، فإن المعامل الكهروم البصري غير الخطي لمعدل SI ومغير InP يتعارض مع الخطية العالية والخصائص الديناميكية الكبيرة التي تتبعها تقنية الفوتون الميكروويف ؛ على سبيل المثال ، فإن المفتاح البصري للسيليكون الذي يدرك تبديل المسار البصري ، سواء استنادًا إلى التأثير الحراري البصري ، أو تأثير كهرضغطية ، أو تأثير تشتت حقن الناقل ، لديه مشاكل في سرعة التبديل البطيئة ، واستهلاك الطاقة واستهلاك الحرارة ، والتي لا يمكن أن تلبي مسح الحزمة السريعة وتطبيقات الفوتون الميكروويف المقياس الكبير.

لطالما كان الليثيوم نيوبت هو الخيار الأول للسرعة العاليةالتعديل الكهربائيالمواد بسبب تأثيرها الكهربائي الخطي الممتاز. ومع ذلك ، فإن الليثيوم التقليدي نيوبتالمغير الكهربائيمصنوع من مادة بلورية الليثيوم الضخمة ، وحجم الجهاز كبير جدًا ، والذي لا يمكن أن يلبي احتياجات تقنية فوتون الميكروويف المدمجة. أصبحت كيفية دمج مواد نيوبيت الليثيوم مع معامل كهربائي ضوئي خطي في نظام تكنولوجيا الفوتون المتكامل للميكروويف الهدف من الباحثين المعنيين. في عام 2018 ، أبلغ فريق أبحاث من جامعة هارفارد في الولايات المتحدة لأول مرة عن تقنية التكامل الضوئي القائم على نيثيوم نيووبت الرفيع في الطبيعة ، لأن التكنولوجيا تتمتع بمزايا التكامل العالي ، وتسبب النطاق الترددي الكهرمائي الكهروم البصري ، والخطية العالية للتأثير الضوئي ، على الفور ، تسببت على الفور في الاهتمام الأكاديمي والتصوير الصناعي. من منظور تطبيق الفوتون الميكروويف ، تستعرض هذه الورقة تأثير وأهمية تقنية تكامل الفوتون على أساس نيثيوم رفيع للفيلم الليثيوم على تطوير تكنولوجيا فوتون الميكروويف.

فيلم رفيع للفيلم الليثيوم نيوبت وفيلم رفيعليثيوم نيوبت المغير
في العامين الأخيرين ، ظهر نوع جديد من مواد نيوبت الليثيوم ، أي أن فيلم الليثيوم نيوبت يتم تقشيره من بلورة الليثيوم الضخمة نيوبات من خلال طريقة "شريحة الأيونات" والربط بالمواد التي يطلق عليها اسم Si Thip مع طبقة من السيليكا. يمكن حفر أدلة الموجات التلال التي يبلغ ارتفاعها أكثر من 100 نانومتر على مواد نيوبات ليثيوم رقيقة عن طريق عملية الحفر الجافة الأمثل ، ويمكن أن يصل اختلاف مؤشر الانكسار الفعال في أدلة الموجات التي تم تشكيلها إلى أكثر من 0.8 (أعلى بكثير من الفرق في مؤشر الانكسار في الحقل التقليدي الذي يتناسب مع الحقل المريح. تصميم المغير. وبالتالي ، من المفيد تحقيق جهد نصف الموجة المنخفضة وعرض النطاق الترددي بشكل أكبر في طول أقصر.

إن ظهور الدليل الموجي للليثيوم النيوباتي منخفض الخسارة يكسر عنق الزجاجة من جهد القيادة العالي من المغير التقليدي للليثيوم النيوبيت. يمكن تقليل تباعد القطب إلى حوالي 5 ميكرون ، ويتم زيادة التداخل بين الحقل الكهربائي وحقل الوضع البصري بشكل كبير ، وينخفض ​​V · L من أكثر من 20 فولت إلى أقل من 2.8 فولت. لذلك ، تحت نفس الجهد نصف الموجة ، يمكن تقليل طول الجهاز إلى حد كبير مقارنة مع المغير التقليدي. في الوقت نفسه ، بعد تحسين معلمات العرض وسمك وفاصل الزمني لقطب موجة السفر ، كما هو موضح في الشكل ، يمكن أن يكون للمغير قدرة عرض النطاق الترددي على التعديل الفائق التي تزيد عن 100 جيجاهرتز.

Fig.1 （A） توزيع الوضع المحسوب و （B） صورة المقطع العرضي للموجة الموجية LN

Fig.2 （A） دليل الموجة وهيكل الإلكترود و （B） plate coreplate من LN Modulator

تشمل المعدلات القائمة على السيليكون ومعدلات الفوسفايد (INP) المقارنة بين مُحوّلات نيثيوم نيووبات ليثيوم رقيقة مع مُعدلات تجارية للليثيوم نيوبايت ، والمقارنات الرئيسية للمقارنة: المعلمات الرئيسية للمقارنة:
(1) منتج بطول نصف الموجة (Vπ · L ، V · CM) ، وقياس كفاءة تعديل المغير ، وكلما زادت القيمة ، زادت كفاءة التعديل ؛
(2) 3 ديسيبل عرض النطاق الترددي (GHz) ، والذي يقيس استجابة المغير لتعديل التردد العالي ؛
(3) فقدان الإدراج البصري (DB) في منطقة التعديل. يمكن أن نرى من الجدول أن مُحسِّن الليثيوم النيووبات الرقيق له مزايا واضحة في عرض النطاق الترددي ، وجهد نصف الموجة ، وفقدان الاستيفاء البصري وما إلى ذلك.

تم تطوير السيليكون ، نظرًا لتطوير حجر الزاوية في الإلكترونيات الضوئية المتكاملة ، حتى الآن ، فإن العملية ناضجة ، وتصغيرها مواتية للتكامل على نطاق واسع للأجهزة النشطة/السلبية ، وقد تمت دراستها على نطاق واسع وعميق في مجال التواصل البصري. آلية التعديل الكهروم البصري للسيليكون هي أساسا استنزاف الناقل ، حقن الناقل وتراكم الناقل. من بينها ، يكون عرض النطاق الترددي للمجال هو الأمثل مع آلية استنزاف الناقل الخطي ، ولكن نظرًا لأن توزيع المجال البصري يتداخل مع عدم توحيد منطقة النضوب ، فإن هذا التأثير سيؤدي إلى تشويه غير خطية للضوء ، ويؤدي إلى تعديل الإشارة إلى الإضاءة ، مما سيؤدي إلى تعديل الإشارة إلى الإشارة ، والتي ستؤدي إلى تعديل الإشارة. تشويه.

يحتوي المغير INP على تأثيرات كهربية متميزة ، ويمكن أن يدرك بنية البئر الكمومية متعددة الطبقات معدلات الجهد العالية للغاية وانخفاض معدلات الجهد مع Vπ · L حتى 0.156V · مم. ومع ذلك ، فإن تباين مؤشر الانكسار مع المجال الكهربائي يشمل مصطلحات خطية وغير خطية ، وستجعل زيادة كثافة المجال الكهربائي تأثير من الدرجة الثانية بارزة. لذلك ، تحتاج المعدلات السيليكون و INP الكهربائية البصرية إلى تطبيق التحيز لتشكيل تقاطع PN عند عملها ، وسيجلب تقاطع PN خسارة الامتصاص إلى الضوء. ومع ذلك ، فإن حجم المغير لهذين صغير ، وحجم المغير التجاري INP هو 1/4 من LN Modulator. كفاءة تعديل عالية ، مناسبة لشبكات النقل البصرية الرقمية عالية الكثافة والمسافة القصيرة مثل مراكز البيانات. التأثير الكهروم البصري لنيوبات الليثيوم ليس له آلية امتصاص للضوء وفقدان منخفض ، وهو مناسب للمسافة الطويلة المتماسكةالتواصل البصريمع سعة كبيرة ومعدل مرتفع. في تطبيق الفوتون الميكروويف ، فإن المعاملات الكهربائية الضوئية لـ SI و INP غير خطي ، وهو أمر غير مناسب لنظام الفوتون الميكروويف الذي يتبع الخطية العالية والديناميات الكبيرة. مادة الليثيوم نيوبات مناسبة للغاية لتطبيق الفوتون الميكروويف بسبب معامل التعديل الكهروم البصري الخطي تمامًا.