Современная электроника №8/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 6 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2025 ского поля. Когда напряжение равно нулю, свет проходит через него почти без потерь. Когда подано напряжение, фаза и поляризация в ячейках изменя- ются, и на втором поляризаторе воз- никает подавление сигнала, вплоть до полной блокировки. Таким образом, реализуется амплитудная модуляция, близкая к 100% [4]. Типичные рабочие параметры современных электрооптических модуляторов варьируются в зависи- мости от конструкции и назначения. Для ячеек Поккельса на основе нио- бата лития характерны управляющие напряжения от единиц до десятков вольт при полуволновом напряже- нии V π порядка 2–10 В. Частоты моду- ляции могут достигать от мегагерц для простых амплитудных модулято- ров до десятков гигагерц (20–100 ГГц) для высокоскоростных интегральных модуляторов, о которых речь пойдёт в следующих разделах. Современные ЭОМ выпускаются во многих странах мира, в том числе и в РФ [5]. В табл. 1 приведён список пяти наи- более заметных российских произво- дителей электрооптических модуля- торов. В последние годы всё бо́льшую попу- лярность получают модуляторы, полу- чившие название ЭОММаха-Цендера (ММС). Конструкция такого модуля- тора базируется на принципе дей- ствия интерферометра «Mach-Zehnder Interferometer – MZI». Модуляторы MZM в основном используют интегрально-оптические схемы на кристалле ниобата лития LiNbO 3 (аббревиатура – LN), содержа- щую систему канальных оптических волноводов и систему электродов. Упрощённая структурная схема модулятора MZM LN показана на рис. 3. Разность показателей преломления между LN (~2,2) и SiO 2 (~1,45) позволяет создавать волноводы с сильной лока- лизацией света. В основе архитектуры схемы (рис. 3) использована классическая модель интерферометра Маха – Цендера (ММЦ). В этих ЭОМ входное лазерное излучение разделяется на два пути, которые образуют два плеча интер- ферометра. В настоящее время для разделения на входе и объединения на выходе оптических сигналов при- меняется так называемый многомо- довый интерференционный преоб- разователь (Multimode Interference Coupler – MMI), который использует интерференцию волн в многомодо- вом волноводе. Эти устройства обе- спечивают более равномерное раз- деление мощности между плечами, а также расширенную полосу моду- ляции и снижение погрешностей модуляции. Волновод одного из плеч изготав- ливают из кристаллов с сильной зависимостью коэффициента пре- ломления от приложенного напря- жения (LN). C помощью специальных электро- дов к волноводу подводится моду- лирующее напряжение, при подаче которого изменяется показатель пре- ломления. Теоретическая электроди- намика этого процесса описана в отме- ченной выше работе Игоря Тамма. На выходе оба луча смешиваются в один. В результате интерференции образу- ется выходной сигнал с изменённой фазой. Более подробно эти вопросы рас- смотрены в опубликованном недав- но (2025) обзоре [12]. В настоящее время выпускаются различные типы электрооптических модуляторов Маха – Цендера, пред- назначенных для высокоскоростных оптических приложений. Наиболее интересные типы ЭОМ-модуляторов рассмотрены в следующих разделах. 2. Тонкоплёночные модуляторы на основе ниобата лития Несмотря на то что ниобат лития (LiNbO 3 ) обладает большими элек- трооптическими коэффициентами, широким окном прозрачности и химической стабильностью, ЭОМ на основе объёмных кристаллов LN име- ют существенные ограничения. Из таких недостатков можно отметить следующие: большие размеры (санти- метры); высокие управляющие напря- жения (десятки вольт); ограниченная интеграция с другими фотонными компонентами и электронными схе- мами; архитектура, ограничивающая полосу модуляции. Появление технологии с использова- нием тонкоплёночного ниобата лития на изоляторе (Thin-Film Lithium Niobate on Insulator – TFLNOI) кардинально изменило ситуацию. Эта технология создаёт структуру, аналогичную крем- нию на изоляторе (SOI), но использует монокристаллическую плёнку ниоба- та лития толщиной несколько сотен нанометров, размещённую на диэлек- трической подложке (обычно SiO 2 ). По сравнению с ЭОМ на основе объ- ёмных кристаллов ниобата лития модуляторы TFLNOI имеют следую- щие преимущества: Рис. 4. Структура поперечного сечения поляризатора на основе LNOI, использованного в [13] Таблица 1. Российские производители ЭОМ Компания Тип модуляторов Особенности URL АО «ЛЛС» Амплитудные и фазовые (LiNbO₃, 1520–1560 нм) Интегральные, до 40 ГГц [6] «Т8» BPSK-модулятор 40 Гбит/с, DWDM-компоненты Первые в РФ лабораторные и коммерческие образцы [7] «ТУСУР» 400 Гбит/с на основе эффекта Штарка на тонкоплёночном ниобате лития с нитридом кремния Интегрируется в 5G/6G, компактные, высокоскоростные системы [8] «Сколтех» Сверхвысокочастотный интегральный ЭОМ Планарная технология, пер- спективы до сотен ГГц, для 6G [9] ПАО «ПЕРМСКАЯ НП ПРИБОРОСТРОИТЕЛЬ- НАЯ КОМПАНИЯ» Сверхвысокочастотный интегральный ЭОМ для конвертации электрического СВЧ-сигнала в оптический в диапазоне от 1,45 до 1,60 мкм Для магистральных радиофотонных систем [10] Подложка