【光电通信】薄膜铌酸锂技术

今日光电 2024-12-23 18:01

 今日光电 

     有人说,20世纪是电的世纪,21世纪是光的世纪;知光解电,再小的个体都可以被赋能。追光逐电,光赢未来...欢迎来到今日光电!




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电光调制器是超高速数据中心和相干光传输的核心光器件。通过调制将通信设备中的高速电子信号转化为光信号,电光调制器成为光通信系统中不可或缺的一环。如下表所示,目前光调制的技术主要基于硅光、磷化铟和铌酸锂三种材料的电光调制器。其中,铌酸锂电光系数显著高于磷化铟,而硅没有直接电光系数,因而铌酸锂调制器是高带宽光电信息处理系统中的关键器件。传统铌酸锂电光调制器为体材料铌酸锂调制器。体材料铌酸锂调制器具有带宽高、稳定性好、信噪比高、传输损耗小、工艺成熟等优点,但在传输速率需求不断提升的形势下,体材料铌酸锂调制器也在一些性能上遭存在瓶颈,而且体积较大,不利于集成。新一代薄膜铌酸锂调制器芯片技术将解决这些问题。铌酸锂材料具有“光学硅”之称。通过最新微纳工艺制备出的薄膜铌酸锂调制器,具有高性能、小尺寸、可批量化生产且与CMOS 工艺兼容等优点。

与磷化铟相比,薄膜铌酸锂在长距离/超长距离的产品封装上具有优势。它可以采用非气密封装,从而降低成本,而磷化铟则需要气密封装。在性能方面,薄膜铌酸锂对比硅光和磷化铟都有明显优势。铌酸锂薄膜调制器利用容性电极和石英衬底,同时实现低微波损耗和光电同步传输。容性行波电极不仅可以降低金属微波损耗,还可以降低微波速率,使光波和微波在调制区域以相同的速率传输,光和电达到完美匹配。

如下图所示,当前800G 主流方案包括DR8/SR8/2FR4 等方案。无论是单模还是多模方案,都使用单通道100 Gbit/s 速率。向单波200/400 Gbit/s 速率演进时,薄膜铌酸锂的大带宽优势将更加突出。未来对于成本、功耗、性能等要求会越来越高。薄膜铌酸锂调制器凭借功耗、成本、性能等方面的优势,有望迎来快速发展。

薄膜铌酸锂目前主要面临两个方面的挑战:1) 低成本制备工艺。薄膜铌酸锂目前成本较高,而商用后的市场需求与单位成本息息相关。因此,如何解决产业化后的成本问题是关键。2) 铌酸锂的晶圆尺寸。目前铌酸锂的晶圆尺寸以4 英寸(1 英寸=2.54 cm) 和6 英寸为主。8 英寸和12 英寸能否实现产业化与后期的成本相关。

摘录自:2024年2月中兴文章《数据中心光模块技术及演进》

来源:睐芯科技LightSense


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