Le rôle des couches minces de niobate de lithium dans les modulateurs électro-optiques

Le rôle des couches minces de niobate de lithium dansmodulateur électro-optique
Depuis les débuts de l'industrie jusqu'à nos jours, la capacité de communication par fibre unique a été multipliée par des millions, et certaines recherches de pointe ont même permis d'atteindre des multiplications de plusieurs dizaines de millions. Le niobate de lithium a joué un rôle majeur au cœur de cette évolution. Aux débuts de la communication par fibre optique, la modulation du signal optique était directement appliquée sur la fibre.laserCe mode de modulation est acceptable pour les applications à faible bande passante ou à courte portée. En revanche, pour les applications à haut débit et à longue portée, la bande passante sera insuffisante et le coût du canal de transmission trop élevé.
Au cœur des communications par fibre optique, la modulation du signal s'accélère sans cesse pour répondre à l'augmentation de la capacité de communication. Les modes de modulation du signal optique se diversifient, chacun étant utilisé pour les réseaux à courte distance et les réseaux longue distance. La modulation directe, économique, est employée pour les réseaux à courte distance, tandis qu'un modulateur électro-optique distinct du laser est utilisé pour les réseaux longue distance.
Le modulateur électro-optique utilise une structure d'interférence de Machzender pour moduler le signal. La lumière étant une onde électromagnétique, une interférence stable nécessite un contrôle précis de la fréquence, de la phase et de la polarisation. On parle souvent de franges d'interférence, claires et sombres. Les franges claires correspondent aux zones où l'interférence électromagnétique est renforcée, tandis que les franges sombres correspondent aux zones où elle est atténuée. L'interférence de Machzender est un type d'interféromètre à structure particulière, dont l'effet d'interférence est contrôlé par la phase du faisceau après sa division. Autrement dit, le résultat de l'interférence est contrôlé par la phase d'interférence.
Le niobate de lithium est utilisé dans les communications par fibre optique. Il permet de contrôler la phase de la lumière grâce au niveau de tension (signal électrique), et ainsi de moduler le signal lumineux. C'est le principe du modulateur électro-optique. Notre modulateur, dit électro-optique, doit garantir à la fois l'intégrité du signal électrique et la qualité de la modulation du signal optique. Si la capacité du signal électrique du phosphure d'indium et de la photonique sur silicium est supérieure à celle du niobate de lithium, leur capacité de modulation du signal optique, bien que légèrement inférieure, reste acceptable, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives de marché.
Outre leurs excellentes propriétés électriques, le phosphure d'indium et la photonique sur silicium présentent des avantages en termes de miniaturisation et d'intégration, contrairement au niobate de lithium. Le phosphure d'indium est plus petit et offre un degré d'intégration plus élevé que le niobate de lithium, et les cellules photoniques sur silicium sont également plus petites et présentent un degré d'intégration plus élevé.modulateurIl est deux fois plus long que le phosphure d'indium, et il ne peut être qu'un modulateur et ne peut intégrer d'autres fonctions.
Actuellement, les modulateurs électro-optiques atteignent un débit de 100 milliards de symboles (128G). Le niobate de lithium est de nouveau en lice pour participer à cette compétition et ambitionne de dominer ce marché dans un avenir proche, en s'imposant comme leader sur le segment des modulateurs à 250 milliards de symboles. Pour reconquérir ce marché, il est essentiel d'analyser les atouts du phosphure d'indium et du silicium, qui font défaut au niobate de lithium : sa capacité électrique, son haut niveau d'intégration et sa miniaturisation.
L'évolution du niobate de lithium s'articule autour de trois axes : l'amélioration des performances électriques, l'optimisation de l'intégration et la miniaturisation. La solution à ces trois problématiques techniques réside dans le dépôt d'une couche mince de niobate de lithium. Cette couche, très fine, sert de guide d'ondes optique, permettant ainsi de repenser l'électrode et d'améliorer la capacité électrique, la bande passante et l'efficacité de modulation du signal. Cette couche peut également être déposée sur une plaquette de silicium pour réaliser une intégration mixte : le niobate de lithium sert de modulateur, le reste étant constitué de silicium. La miniaturisation du silicium est ainsi facilitée. L'intégration mixte du niobate de lithium et du silicium permet une miniaturisation optimale.
Dans un avenir proche, le modulateur électro-optique s'apprête à atteindre un débit de 200 milliards de symboles. Les inconvénients optiques du phosphure d'indium et du silicium pour les photons deviennent de plus en plus manifestes, tandis que les avantages optiques du niobate de lithium s'affirment. Les couches minces de niobate de lithium permettent de pallier ces inconvénients en tant que modulateur, et l'industrie se concentre sur ces couches minces de niobate de lithium.modulateur en niobate de lithiumC’est le rôle du niobate de lithium en couche mince dans le domaine des modulateurs électro-optiques.