Современная электроника №8/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 10 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2025 Принцип действия этого гибридно- го TFLN заключается в том, что разде- лённые с помощью MMI пучки света под действием внешнего поля про- ходят по разным волноводам раз- ный путь. Два электрода Ground и Signal (рис. 7) создают поперечное электри- ческое поле в плёнке ниобата лития. По нижнему опорному плечу свет идёт постоянно по кремниевому вол- новоду. В верхнем фазосмещающем волноводе свет сначала проходит кремниевый участок, а потом пере- ходит на участок ниобата лития. Когда подаётся напряжение на электроды, за счёт внешнего возни- кающего поля изменяется показа- тель преломления LN. При этом, по приблизительным оценкам, около 84% световой моды в гибридном вол- новоде уже находится в зоне ниоба- та лития. Поскольку показатель пре- ломления LN крайне чувствителен к внешнему полю, изменяется скорость распространения света в этой гибрид- ной части волновода. Наглядно этот процесс можно представить так, что в этой обла- сти свет идёт «немного медленнее» по сравнению с нижним опорным плечом кремниевого волновода, показатель преломления которого малочувствителен к воздействию внешнего поля. Этот эффект экви- валентен удлинению оптического пути, приводящему к сдвигу фазы оптического сигнала. В результате фаза в верхнем волноводе меняется, поскольку электрическое поле изме- няет оптические свойства LN, через которые проходит световая мода в верхнем плече на гибридном участ- ке волновода. Важно обратить внимание на то, что этот процесс может быть успешно опи- сан с помощью теоретической модели зависимости коэффициента прелом- ления света от внешнего электромаг- нитного поля, предложенной Игорем Таммом в 1924 году. Имеет смысл отметить основные моменты технологического процес- са производства этого гибридного TFLN MZM. При производстве Si/LN MZM был использован метод прямо- го гидрофильного склеивания. Детали Si-волновода были получены методом глубокой УФ-литографии с последу- ющим реактивным ионным трав- лением. При этом SiO 2 был нанесен поверх деталей Si-волновода, а затем поверхность была выровнена с помо- щью процесса CMP. Далее были после- довательно реализованы следующие процессы: плазменная активация поверхностей; отжиг при 300°C под давлением; удаление Si-подложки LNOI селективным травлением XeF 2 ; формирование электродов. Более под- робно эти моменты описаны в ориги- нальной статье. На рис. 8 приведены изображения элементов этого гибрид- ного Si/LN MZM модулятора, получен- ного методом прямого гидрофильно- го склеивания [22]. Особое внимание следует обратить на форму полосковых проводников Ground/Signal, выполненных в фор- ме «гребёнки». Основная цель такой конструкции заключается в согласо- вании скоростей прохождения света в гибридном волноводе и модулиру- ющего СВЧ-сигнала [20]. Свет в гибридном волноводе (Si FTLN) идёт со скоростью пример- но 0,6–0,7 скорости света в вакууме (эффективный показатель преломле- ния n в диапазоне 2,1–2,4). При этом радиочастотный сигнал по металли- ческой линии обычно идёт быстрее ( n < 2,0 и меньше). Если эти скоро- сти не совпадают, то электрический и оптический сигналы «расходятся» по фазе, и эффективность модуляции падает. Поэтому электрический сигнал замедляют с помощью добавления в RF-линию «искусственной индук- тивности», которая представляет собой периодические прорези (Slotted Electrodes). Такая структура полу- чила название «Inductively Loaded Transmission Line». Данная конструкция позволила получить рекордные на тот момент времени: скорость около 110 ГГц при полосе пропускания 3 дБ на длине вол- Рис. 8. Изображения элементов гибридного сращенного Si/LN MZM модулятора: а) изображение, полученное с помощью оптического микроскопа, кристалла гибридного, сращенного Si/LN с золотым SWE; б) сшитое изображение, полученное с помощью оптического микроскопа, кристалла SWE длиной 5 мм; в) изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, индуктивно нагруженных пазов Граница ниобата лития 1,7 см a) б) в) Электрод медленной волны