Wykonanie modulatora światłowodowego w technologii optoelektroniki zintegrowanej

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wykonanie modulatora światłowodowego w technologii optoelektroniki zintegrowanej"

Patrycja Orłowska
5 lat temu
Przeglądów:

1 Wykoaie modulatoa światłowodowego w techologii optoelektoiki zitegowaej Obudowa mikofalowa U-owek Światłowód Klej pzewodzący Podłoże aludowe Mikofalowe złącze SMA Dopowadzeie mikofalowe 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 1

2 Okeśleie założeń techiczych i paametów pacy Zadaiem jest wykoaie stuktuy modulatoa umożliwiającej moolityczą itegację ze źódłami światła i detektoami. Częstotliwość pacy: 3 GHz w układzie o stałych skupioych, 2GHz w układzie o stałych ozłożoych Układ pzezaczoy do pacy w dugim i tzecim okie telekomuikacyjym (λ = 13, 155m) 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 2

3 Wybó mateiałów i techologii Mateiały: Podłoże - GaAs Światłowód - heteostuktua GaAs/AlGaAs Defiiowaie stuktu - fotolitogafia o ozdzielczości 1 µm Stuktua modulatoa - itefeomet Macha-Zehdea Techologia wytwazaia: stadadowa chemicza obóbka układów mikoelektoiczych (główie moka chemia). Obudowa: obudowa mikofalowa pzystosowaa do pacy b.w.cz. z pzepustami światłowodowymi 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 3

4 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 4 Paamety mateiałowe (1) = = = 3,4 3,4 3, o o Idykatysa optycza GaAs

5 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 5 Paamety mateiałowe (2) V m / = = Teso współczyików elektooptyczych GaAs Klasa symetii: (układ kubiczy) m 43

6 Stuktuy światłowodów paskowych (a) (c) (b) (d) a) światłowód paskowy (wyiesioy), b) wbudoway światłowód paskowy, c) światłowód gzbietowy, d) stip loaded waveguide 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 6

7 Heteostuktua i podstawowe kofiguacje elektod (1) Ti/Au/Au - elektody a) 2 um Al.32 Ga.968 As 1,6 um GaAs 5 um Al.32 Ga.968 As światło 1,3 um podłoże GaAs 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 7

8 Heteostuktua i podstawowe kofiguacje elektod (1) Ti/Au/Au - elektody b) 3 um GaAs 4 um Al.32 Ga.968 As światło 1,3 um podłoże GaAs 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 8

9 Paamety modulatoa elektooptyczego W d elektody L GaAs AlGaAs Podłoże GaAs światłowód paskowy Zmiaa fazy Napięcie "półfalowe" φ V 11 π 2π L 3 = 41VΓ λd d λ = 3 2L Γ 41 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 9

10 Całka pzekycia jako fukcja d/w y dla modulatoa elektooptyczego Γ [%] E <1> E <11> - d/wy Całka pzekycia Γ = d V E el E opt 2 da Gdzie w y jest połówkową szeokością modu w światłowodzie paskowym 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 1

11 Szybkość modulatoa (MZ) 3. C/L [pf/cm] 12. BL [GHz cm] f=1/ πrc Szacowaie: odległość elektod d = 1 µm szeokość elektody W = 1 µm daje d/w =,1 BL ~ 4 pz y długości L = 1 cm B = 4 GHz d/w Pojemość a jedostkę długości dla kofiguacji elektod paskowych w GaAs jako fukcja stosuku odległości/szeokości elektod. Pokazao także paamet pasmo-długość (BL) dla R=5Ω. 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 11

12 Układ zastępczy modulatoa shut R Z(f) seial R GaAs światłowód AlGaAs bufo GaAs podłoże 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 12

13 Pojektowaie itefeometu M-Z: pzykład x N S z ~ w w N F α N S ~ w z=-l S z= z=d N S Pzekój popzeczy światłowodu paskowego (a) i widok z góy symetyczego złącza typu Y z pzejściem ściętym (b). 1 - odciek posty, 2 - pzejście ścięte, 3 - światłowody spzężoe, 4 - światłowody izolowae 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 13

14 Wybae paamety złącza Y Heteostuktua: Al.1Ga.9As/GaAs Długość fali: λ=1.3 µm Światłowód paskowy: a=1 µm, t=.9 µm, w=4 µm Kąt połówkowy a = w a LD Długość pzejścia ściętego: LS=.5 mm Długość obszau ozwidleia LR=1 2 mm LS LR Odległość pomiędzy amioami itefeometu: LD=3 1 µm 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 14

15 Modelowaie popagacji wiązki światła (1) 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 15

16 Modelowaie popagacji wiązki światła (2) 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 16

17 Modelowaie popagacji wiązki światła (3) 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 17

18 Stuktua światłowodowego itefeometu Macha-Zehdea dla stuktuy maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 18 8

19 Maski fotolitogaficze światłowodowego modulatoa Macha-Zehdea 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 19

20 Fotogafie fagmetów stuktuy modulatoa Macha- Zehdea 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 2

21 Schemat pocesu techologiczego wytwazaia modulatoa elektooptyczego w heteostuktuze GaAs/AlGaAs PODŁOŻE EPTAKSJA FOTOLITOGRAFIA TRAWIENIE ŚWIATŁOWDÓW FOTOLITOGRAFIA METALIZACJA AuGeNi/Au WTAPIANIE KONTAKTÓW POMIARY OSTRZOWE ŁUPANIE NA STRUKTUTRY MONTAŻ 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 21

22 Pojekt kostukcji końcowej Podłoże aludowe Obudowa mikofalowa U-owek Światłowód Dopowadzeie mikofalowe Klej pzewodzący Elemet dodatkowy Mikofalowe złącze SMA 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 22

23 Pzepust światłowodowy Uwaga: elemet 2 polaczyc z elemetem 1 pzy pomocy kleju elemet 3 polaczyc z elemetem 2 pzy pomocy kleju 1. kopus obudowy mikofalowej 2. tulejka ustalajaca 3. koszulka zabezpieczajaca 4. swiatlowod w scislej tubie 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 23

24 Liia mikopaskowa liia zasilająca liia paskowa otwoy pod wzmaciacz 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 24

25 Typowe paamety modulatoów światłowodowych Paamet Watość Jedostka Pasmo 2,5 * (2) ** GHz Robocza długość fali Wybae oko telekomuikacyje (13, 15) m Staty 5 db Staty odbiciowe (ORL) >4 db Maksymala powadzoa moc optycza <1 mw Wsp. ekstykcji >2 db Efektywość modulacji fazy 1 Rad/V Włóko światłowodowe stadad SM lub PM Wauki pacy stadad lub typowe laboatoyje Itefeomet Macha-Zehdea 4-maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 25

26 Pytaia kotole 1. Naysować schemat kompletego modulatoa światłowodowego (w obudowie z dopowadzeiami). Kótko schaakteyzować każdy z elemetów. 2. Wymieić paamety pacy modulatoa światłowodowego. Podać jedostki i pzybliżoe watości maj-4 Optoelektoika II, Wytwazaie modulatoa 26

Podobne dokumenty

Modulatory światłowodowe

Modulatory światłowodowe Modulatoy światłowodowe Pezentacja zawiea kopie folii omawianych na wykładzie. Niniejsze opacowanie chonione jest pawem autoskim. Wykozystanie niekomecyjne dozwolone pod waunkiem podania źódła. Segiusz