選択的にスラブを除去した超広帯域TFLN変調器：高結合効率とEO緩和抑制のための多機能BCBプラットフォーム

科学分野:

• フォトニクス; 材料科学; 電気工学

背景:

• 薄膜リチウムニオブ酸塩 (TFLN) は、高性能電気光学 (EO) 変調器に不可欠です。
• 低駆動電圧、広いEO帯域幅、低挿入損失、および高い変調効率を同時に達成することは、TFLN変調器にとって依然として課題です。

研究 の 目的:

• TFLNプラットフォーム上で先進的な通信波長EO変調器を実証すること。
• 従来の電圧-帯域幅のトレードオフを克服し、結合損失を削減すること。
• 安定した低周波EO応答とバイアスドリフトフリー動作を保証すること。

主な方法:

• 低誘電率 (low-k) の多機能ベンゾシクロブテン (BCB) 材料の組み込み。
• 完全な速度整合とRF損失の低減のための狭い電極ギャップの使用。
• 高効率エッジカプラのための二層逆テーパー導波路の採用。
• 誘電緩和を除去するための下部TFLNスラブの選択的除去。

主要な成果:

• 1.5 V (Cバンド) および 1.19 V (Oバンド) の低半波長電圧 (Vπ) を実証し、Vπ・L積はそれぞれ 1.95 V・cm および 1.55 V·cm を達成しました。
• BCBクラッドエッジカプラを使用して、ファセットあたり0.54 dBの超低結合損失を実現しました。
• CバンドとOバンド全体で110 GHzを超える超広帯域EO帯域幅を示しました。
• CバンドとOバンドの両方で最大390 Gbit/sの高速PAM8データ伝送を実証しました。

結論:

• 開発されたBCB材料を用いたTFLN EO変調器は、低電圧、広帯域幅、低損失を含む優れた性能を提供します。
• 新しいアーキテクチャは、製造を簡素化し、高速光通信における応用可能性を高めます。
• この進歩は、要求の厳しい通信アプリケーションにおけるTFLNベースのEO変調器の限界を押し広げます。