Современная электроника №8/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 12 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2025 Заканчивая этот раздел, нужно под- черкнуть, что характерной чертой новых разработок является то, что полоса около 100 ГГц стала привыч- ным, никого не удивляющим пара- метром. Другой важный момент, на кото- рый стоит обратить внимание, это создание TFLN-модуляторов на стан- дартных 8-дюймовых кремниевых подложках. Такие устройства сохра- няют высокую эффективность ( V π· L около 3 В·см), имеют низкие потери (< 1 дБ на чипе) и обеспечивают поло- су > 70 ГГц без заметного спада АЧХ. Подобные параметры открывают путь к масштабируемому промышленно- му производству TFLN-модуляторов с использованием CMOS-совместимых технологий. Гибридные Si-TFLN модуляторы демонстрируют успешное объедине- ние преимуществ кремниевой фото- ники и электрооптических свойств ниобата лития. Достигнутые параме- тры (полоса > 100 ГГц, V π L ~3 В·см) под- тверждают перспективность данного направления для высокоскоростных оптических систем связи. По данным [25] мировой рынок модуляторов на основе тонкоплё- ночного ниобата лития оценивался в $356 млн в 2024 году, и прогнозиру- ется, что он достигнет $3829 млрд к 2031 году с совокупным годовым тем- пом роста 41%. 4. Кремнийорганические гибридные модуляторы Маха – Цендера Кремнийорганические гибридные ММЦ (Silicon-Organic Hybrid Mach- Zehnder Modulators) объединяют хоро- шо разработанную технологию крем- ниевых фотонных микроэлектронных компонентов с эффективной модуля- цией света новыми органическими материалами. Теоретические работы Игоря Там- ма по электрооптическим эффектам в некоторых типах кристаллов с помо- щью внешнего поля, опубликованные в начале 1900-х, оказались примени- мы к ряду органических соединений, открытых в начале 2000-х. В качестве примера SOH можно при- вести гибридный кремнийорганиче- ский модулятор ММЦ, разработанный группой немецких учёных под руко- водством Кристиана Кооса (Техноло- гический институт Карлсруэ). Струк- турная схема этого SOH MZM показана на рис. 9 [26]. В конструкции данного модулятора использованы кремниевые волново- ды и органический электрооптиче- ский фазовращатель с очень силь- ным откликом на электрическое поле. Гибридная конструкция «кремнийор- ганика» (SOH) сочетает простоту тех- нологии CMOS с высокой оптической чувствительностью органического наполнителя. Для объяснения принципа действия этого типа гибридных модуляторов можно использовать четыре рисун- ка. На рис. 9а показан вид сверху, а на рис. 9б вид сбоку на конструк- цию модулятора [26]. Рис. 10 взят из более поздней работы этих же авто- ров, где они описали модернизиро- ванный вариант микросхемы гибрид- ного SOH-модулятора [27]. На рис. 10а показан вид сверху на гибридный SOH-модулятор, полученный с помо- щью электронного микроскопа. На рис. 10б приведено сечение изобра- жения гибридного SOH-модулятора, показывающее послойную струк- туру модернизированного вариан- та микросхемы гибридного SOH- модулятора. В статье [26] 2018 года был описан SOH-модулятор Маха – Цендера (MZM) длиной 1,1 мм с π-напряжением 0,9 В, способный генерировать передачу сиг- налов OOK со скоростью до 100 Гбит/с. В этом варианте использована общая стандартная схема ЭОМ на базе интер- ферометра MZM (рис. 9а, рис. 10а), которая содержит два фазовращателя (SOH Phase Shifter – SOHPS), копланар- ную линию передачи «земля–сигнал– земля» (G–S–G) и два многомодовых (2×2 MMI) коммутатора. Свет, попадающий во входной вол- новод 2×2 MMI_in, разделяется с фор- мированием двух лучей, которые поступают на плечи интерфероме- тра MZM. Фазосдвигающий волно- вод содержит органический матери- ал с сильными электрооптическими свойствами (Organic Electro-Optical Materials – OEOM), который под действием внешнего электриче- ского поля меняет свой коэффици- ент преломления. При этом изме- няется фаза оптического сигнала в этом плече. Модулирующее напря- жение подаётся с помощью электро- дов G–S–G. Разные по фазе сигналы двух плеч суммируются на выход- ном MMI_out. Если фазы совпадают, то интенсивность светового пучка усиливается. В случае противофазы интенсивность гасится. Таким обра- Рис. 10. Поперечное сечение гибридного фазосдвигающего волновода (SOHFS) микросхемы модулятора с укороченным элементом [27] OEO- материал OEO- материал Si-подложка Si-рейка Si-пластина Щель W рейка W щель a) б)