ပိုမိုမြင့်မားသောပေါင်းစပ်ပါးလွှာသောဖလင်လီသီယမ် နီဘိတ်လျှပ်စစ်-အကြည့်မှန် မော်ဂျူးကိရိယာ

မြင့်မားသော linearityelectro-optic modulatorနှင့် မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ဖိုတွန် အပလီကေးရှင်း
ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များ၏ လိုအပ်ချက်များ တိုးမြင့်လာသည်နှင့်အမျှ အချက်ပြများ၏ ထုတ်လွှင့်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုတိုးတက်စေရန်အတွက် လူများသည် ဖြည့်စွက်အားသာချက်များရရှိရန် ဖိုတွန်နှင့် အီလက်ထရွန်များကို ပေါင်းစပ်ကာ မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ဖိုနစ်များ မွေးဖွားလာမည်ဖြစ်သည်။ လျှပ်စစ်မီးမှ အလင်းသို့ပြောင်းလဲခြင်းအတွက် electro-optical modulator လိုအပ်ပါသည်။မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ပုံနစ်စနစ်များဤသော့ချက်အဆင့်သည် စနစ်တစ်ခုလုံး၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ဆုံးဖြတ်ပေးပါသည်။ ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်းအချက်ပြမှုကို optical domain သို့ပြောင်းလဲခြင်းမှာ analog signal process ဖြစ်ပြီး သာမန်ဖြစ်သည်။electro-optical modulators များမွေးရာပါ လိုင်းမညီခြင်း ရှိသည်၊ ပြောင်းလဲခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်တွင် ပြင်းထန်သော အချက်ပြပုံပျက်မှု ရှိပါသည်။ အနီးစပ်ဆုံး linear modulation ကိုရရှိရန်အတွက်၊ modulator ၏လည်ပတ်မှုအမှတ်ကို များသောအားဖြင့် orthogonal bias point တွင်သတ်မှတ်ထားသော်လည်း modulator ၏ linearity အတွက် microwave photon link ၏လိုအပ်ချက်များနှင့်မပြည့်မီသေးပါ။ မြင့်မားသော linearity ရှိသော Electro-optic modulators များသည် အရေးတကြီးလိုအပ်ပါသည်။

ဆီလီကွန်ပစ္စည်းများ၏ မြန်နှုန်းမြင့် အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း မော်ဂျူလာကို အများအားဖြင့် free carrier plasma dispersion (FCD) သက်ရောက်မှုဖြင့် ရရှိသည်။ FCD effect နှင့် PN junction modulation နှစ်ခုစလုံးသည် linear မဟုတ်သောကြောင့် silicon modulator ကို lithium niobate modulator ထက် linear ပိုနည်းစေသည်။ Lithium niobate ပစ္စည်းများသည် အထူးကောင်းမွန်ပါသည်။electro-optical modulation၎င်းတို့၏ Pucker အကျိုးသက်ရောက်မှုကြောင့်ဂုဏ်သတ္တိများ။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ လီသီယမ် နီယိုဘိတ်ပစ္စည်းသည် ကြီးမားသော လှိုင်းနှုန်း၊ ကောင်းမွန်သော မော်ဂျူလာလက္ခဏာများ၊ ဆုံးရှုံးမှုနည်းပါးခြင်း၊ ဆီမီးကွန်ဒတ်တာ လုပ်ငန်းစဉ်နှင့် ပေါင်းစပ်ရလွယ်ကူခြင်း၊ ပါးလွှာသော ဖလင်လီသီယမ် နီအိုဘိတ်ကို အသုံးပြုခြင်း၊ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် အီလက်ထရွန်းအလင်း မော်ဂျူလာတာ ပြုလုပ်ရန် ဆီလီကွန်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်း၊ "အတိုပန်းကန်" နီးပါးမရှိသော်လည်းမြင့်မားသော linearity ကိုရရှိရန်။ ပါးလွှာသောဖလင် lithium niobate (LNOI) လျှပ်ကာပစ္စည်းပေါ်ရှိ electro-optic modulator သည် အလားအလာရှိသော ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေး ဦးတည်ချက်ဖြစ်လာသည်။ ပါးလွှာသောဖလင်လီသီယမ် နီအိုဘိတ်ပစ္စည်းပြင်ဆင်မှုနည်းပညာနှင့် လှိုင်းလမ်းညွှန် etching နည်းပညာတို့နှင့်အတူ၊ မြင့်မားသောပြောင်းလဲခြင်းထိရောက်မှုနှင့် ပါးလွှာသောဖလင်လီသီယမ်နီအိုဘိတ်လျှပ်စစ်-အလင်းတန်းမော်ဂျူး၏ပေါင်းစပ်မှုသည် နိုင်ငံတကာပညာရေးနှင့်စက်မှုလုပ်ငန်းနယ်ပယ်ဖြစ်လာသည်။

ပါးလွှာသော ဖလင် လစ်သီယမ် နီဘိတ်၏ လက္ခဏာများ
United States တွင် DAP AR စီမံချက်သည် လီသီယမ် နီယိုဘိတ်ပစ္စည်းများကို အောက်ပါအကဲဖြတ်ချက်ကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်- အကယ်၍ အီလက်ထရွန်းနစ်တော်လှန်ရေး၏ဗဟိုကို ဖြစ်နိုင်စေသော ဆီလီကွန်ပစ္စည်းကို အစွဲပြု၍ အမည်ပေးပါက၊ ဖိုနစ်တော်လှန်ရေး၏ မွေးရပ်မြေကို လစ်သီယမ် နီအိုဘိတ်ဟု အမည်ပေးဖွယ်ရှိသည်။ . အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် လစ်သီယမ် နီအိုဘိတ်သည် အလင်းပြန်ကြားခံနယ်ပယ်ရှိ ဆီလီကွန်ပစ္စည်းများကဲ့သို့ပင်၊ ပီဇိုလျှပ်စစ်အကျိုးသက်ရောက်မှု၊ ပီဇိုလျှပ်စစ်အကျိုးသက်ရောက်မှု၊

optical transmission လက္ခဏာများနှင့်ပတ်သက်၍ InP material သည် အသုံးများသော 1550nm band တွင် အလင်းစုပ်ယူမှုကြောင့် အကြီးမားဆုံး on-chip ဂီယာဆုံးရှုံးမှုရှိသည်။ SiO2 နှင့် ဆီလီကွန်နိုက်ထရိတ်တို့သည် အကောင်းဆုံး ဂီယာဝိသေသများ ရှိပြီး ဆုံးရှုံးမှုသည် ~ 0.01dB/cm အထိ ရောက်ရှိနိုင်သည်။ လက်ရှိတွင်၊ thin-film lithium niobate waveguide ၏ waveguide ဆုံးရှုံးမှုသည် 0.03dB/cm အဆင့်သို့ရောက်ရှိနိုင်ပြီး၊ thin-film lithium niobate waveguide ဆုံးရှုံးမှုသည် နည်းပညာအဆင့်ကို စဉ်ဆက်မပြတ်တိုးတက်စေခြင်းဖြင့် လျော့ပါးသွားစေရန် အလားအလာရှိပါသည်။ အနာဂတ် ထို့ကြောင့်၊ ပါးလွှာသော ဖလင် လီသီယမ် နီအိုဘိတ် ပစ္စည်းသည် ဓါတ်ပြုမှုလမ်းကြောင်း၊ shunt နှင့် microring ကဲ့သို့သော passive light structure များအတွက် ကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်မှုကို ပြသနိုင်မည်ဖြစ်သည်။

အလင်းထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့်ပတ်သက်၍ InP သာလျှင် တိုက်ရိုက်အလင်းထုတ်လွှတ်နိုင်စွမ်းရှိသည်။ ထို့ကြောင့်၊ မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ဖိုတွန်၏အသုံးချမှုအတွက်၊ နောက်ခံဂဟေဆော်ခြင်း သို့မဟုတ် epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းလမ်းဖြင့် LNOI အခြေပြု photonic ပေါင်းစပ်ချစ်ပ်ပေါ်ရှိ InP အခြေပြုအလင်းအရင်းအမြစ်ကိုမိတ်ဆက်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ light modulation အရ၊ ပါးလွှာသော ဖလင် lithium niobate ပစ္စည်းသည် ပိုမိုကြီးမားသော modulation bandwidth၊ လှိုင်းတစ်ဝက်ဗို့အားနှင့် InP နှင့် Si ထက် ဂီယာဆုံးရှုံးမှုနည်းပါးကြောင်း အထက်တွင် အလေးပေးဖော်ပြခဲ့သည်။ ထို့အပြင်၊ ပါးလွှာသောဖလင်လီသီယမ်နီအိုဘိတ်ပစ္စည်းများ၏ electro-optical modulation ၏မြင့်မားသော linearity သည် microwave photon applications များအားလုံးအတွက်မရှိမဖြစ်လိုအပ်သည်။

optical routing အရ၊ thin film lithium niobate material ၏ မြန်နှုန်းမြင့် electro-optical တုံ့ပြန်မှုသည် LNOI အခြေခံ optical switch ကို မြန်နှုန်းမြင့် optical routing switching လုပ်နိုင်စွမ်းရှိပြီး ထိုကဲ့သို့သော မြန်နှုန်းမြင့် switching ၏ ပါဝါသုံးစွဲမှုမှာလည်း အလွန်နည်းပါသည်။ ပေါင်းစပ်မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ဖိုတွန်နည်းပညာ၏ ပုံမှန်အသုံးချမှုအတွက်၊ optically controlled beamforming chip သည် မြန်ဆန်သော beam scanning ၏လိုအပ်ချက်များကိုဖြည့်ဆည်းရန် မြန်နှုန်းမြင့်ပြောင်းခြင်းစွမ်းရည်ရှိပြီး ပါဝါသုံးစွဲမှုအလွန်နည်းသောဝိသေသလက္ခဏာများသည် ကြီးမားသောလိုအပ်ချက်များအတွက် ကောင်းစွာလိုက်လျောညီထွေဖြစ်စေသည်။ -scale phased array စနစ်။ InP အခြေပြု optical switch သည် မြန်နှုန်းမြင့် optical path switching ကို နားလည်နိုင်သော်လည်း၊ အထူးသဖြင့် multilevel optical switch ကို cascaded လုပ်သောအခါတွင် noise coefficient သည် ပြင်းထန်စွာ ဆိုးရွားသွားမည်ဖြစ်ပါသည်။ ဆီလီကွန်၊ SiO2 နှင့် ဆီလီကွန်နိုက်ထရိတ် ပစ္စည်းများသည် ပါဝါသုံးစွဲမှု မြင့်မားပြီး နှေးကွေးသော ကူးပြောင်းမှုအမြန်နှုန်း၏ အားနည်းချက်များဖြစ်သည့် သာမို-အလင်းပြန်အကျိုးသက်ရောက်မှု သို့မဟုတ် သယ်ဆောင်သူ ပျံ့နှံ့မှုအကျိုးသက်ရောက်မှုမှတစ်ဆင့် အလင်းလမ်းကြောင်းများကိုသာ ပြောင်းနိုင်သည်။ phased array ၏ array အရွယ်အစားသည် ကြီးမားသောအခါ၊ ၎င်းသည် ပါဝါသုံးစွဲမှုလိုအပ်ချက်များကို မဖြည့်ဆည်းနိုင်ပါ။

optical amplification ၏စည်းကမ်းချက်များ၌, thesemiconductor optical အသံချဲ့စက် (SOAInP ကိုအခြေခံ၍ ) သည် စီးပွားဖြစ်အသုံးပြုရန်အတွက် ရင့်ကျက်နေပြီဖြစ်သော်လည်း၊ ၎င်းတွင် မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ဖိုတွန်များကို အသုံးချခြင်းအတွက် မသင့်လျော်သော ဆူညံစီကိန်းမြင့်မားခြင်းနှင့် ရွှဲရွှဲအထွက်ပါဝါ၏ အားနည်းချက်များရှိသည်။ ပါးလွှာသောဖလင် လီသီယမ် နီအိုဘိတ်လှိုင်းလမ်းညွှန်၏ ပါရာမက်ထရစ်ချဲ့ထွင်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် အချိန်အပိုင်းအခြားအလိုက် လှုပ်ရှားခြင်းနှင့် ပြောင်းပြန်လှန်ခြင်းအပေါ်အခြေခံ၍ ဆူညံသံနိမ့်နှင့် ပါဝါမြင့်မားသော chip on-chip optical amplification ကိုရရှိနိုင်ပြီး၊ chip on-chip optical amplification အတွက် ပေါင်းစပ်မိုက်ခရိုဝေ့ဖိုတွန်နည်းပညာ၏လိုအပ်ချက်များကို ကောင်းစွာဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်ပါသည်။

အလင်းထောက်လှမ်းမှုအရ၊ ပါးလွှာသောဖလင်လီသီယမ် နီအိုဘိတ်သည် 1550 nm band တွင် အလင်းသို့ အလင်းသို့ ကူးပြောင်းခြင်းဆိုင်ရာ လက္ခဏာကောင်းများရှိသည်။ photoelectric ပြောင်းလဲခြင်း၏လုပ်ဆောင်ချက်ကို သဘောမပေါက်နိုင်ပါ၊ ထို့ကြောင့် မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ဖိုတွန်အပလီကေးရှင်းများအတွက် ချစ်ပ်ပေါ်ရှိ photoelectric ပြောင်းလဲခြင်း၏လိုအပ်ချက်များကိုဖြည့်ဆည်းရန်။ InGaAs သို့မဟုတ် Ge-Si ထောက်လှမ်းခြင်းယူနစ်များကို welding သို့မဟုတ် epitaxial ကြီးထွားမှုကို backloading ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် LNOI အခြေပြု photonic ပေါင်းစပ်ချစ်ပ်များပေါ်တွင် မိတ်ဆက်ရန်လိုအပ်သည်။ optical fiber နှင့် ချိတ်ဆက်ခြင်း၏ စည်းကမ်းချက်များအရ၊ optical fiber ကိုယ်တိုင်သည် SiO2 material ဖြစ်သောကြောင့် SiO2 waveguide ၏ mode field သည် optical fiber နယ်ပယ်နှင့် အမြင့်ဆုံးကိုက်ညီသည့်ဒီဂရီဖြစ်ပြီး coupling သည် အဆင်ပြေဆုံးဖြစ်သည်။ ပါးလွှာသောဖိုက်ဘာ၏မုဒ်အကွက်နှင့် အလွန်ကွာခြားသည့် ပြင်းထန်စွာကန့်သတ်ထားသော လှိုင်းလမ်းညွှန်၏မုဒ်အကွင်းအချင်းသည် 1μm ခန့်ရှိပြီး၊ ထို့ကြောင့် optical fiber ၏မုဒ်အကွက်နှင့်ကိုက်ညီစေရန် သင့်လျော်သောမုဒ်အကွက်အသွင်ပြောင်းခြင်းကို လုပ်ဆောင်ရပါမည်။

ပေါင်းစည်းမှုအရ၊ အမျိုးမျိုးသောပစ္စည်းများသည် မြင့်မားသောပေါင်းစပ်မှုအလားအလာရှိမရှိသည် waveguide ၏ကွေးညွှတ်အချင်းဝက်ပေါ်တွင် အဓိကမူတည်သည် (လှိုင်းလမ်းညွှန်မုဒ်အကွက်၏ကန့်သတ်ချက်ကြောင့်ဖြစ်သည်)။ ပြင်းပြင်းထန်ထန် ကန့်သတ်ထားသော လှိုင်းလမ်းညွှန်သည် မြင့်မားသောပေါင်းစပ်မှုကို အကောင်အထည်ဖော်ရန် ပိုမိုအထောက်အကူဖြစ်စေသည့် သေးငယ်သောကွေးညွှတ်အချင်းဝက်ကို ခွင့်ပြုသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ပါးလွှာသောဖလင် lithium niobate waveguides များသည် မြင့်မားသောပေါင်းစပ်မှုကိုရရှိရန် အလားအလာရှိသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ပါးလွှာသော ဖလင်လီသီယမ် နီအိုဘိတ်၏ အသွင်အပြင်သည် လစ်သီယမ် နီအိုဘိတ် ပစ္စည်းအတွက် optical “silicon” ၏ အခန်းကဏ္ဍကို အမှန်တကယ် စွမ်းဆောင်နိုင်စေသည်။ မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ဖိုတွန်အသုံးပြုမှုအတွက်၊ ပါးလွှာသောဖလင်လီသီယမ်နီအိုဘိတ်၏အားသာချက်များသည် ပို၍ထင်ရှားသည်။