Современная электроника №8/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 7 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2025 ● размеры устройств уменьшаются с сантиметров до миллиметров или даже микрометров; ● локализация поля позволяет сни- зить управляющие напряжения до единиц вольт; ● улучшенная электродная архитек- тура обеспечивает полосы модуля- ции свыше 100 ГГц; ● совместимость с технологиями кремниевой фотоники открыва- ет путь к сложным интегрирован- ным схемам. В качестве примера конструкции современных ЭОМ на базе TFLN на рис. 4 показана структура попереч- ного сечения поляризатора, описан- ного в одной из последних опублико- ванных в 2025 году работ [13]. Модулятор в этой работе изготовлен с использованием 4-дюймовой пласти- ны TFLN с x-образным срезом, состо- ящей из кремниевой подложки тол- щиной 450 мкм, слоя SiO 2 толщиной 4,7 мкм и линейных нанопроводни- ков толщиной 350 нм. Как отмечают сами авторы, одна из главных целей разработки новой кон- струкции модулятора заключалась в увеличении коэффициента экстинк- ции (Polarization Extinction Ratio – PER), который определяет отношение мощ- ности света в «открытом» состоянии модулятора к мощности в «закрытом» состоянии. Ключевым нововведением стал интегрированный поляризатор поперечной электрической моды (TE-поляризатор). Одним из главных источников, вызывающих заметное уменьшение коэффициента экстинкции ER, явля- ется паразитная поперечная магнит- ная поляризация (Transverse Magnetic Polarization – TM), которая модулирует- ся иначе, чем полезный сигнал. Регулируя ширину ( w ) и глубину ( d ) волновода, можно добиться одномо- дового пропускания только TE00 на длине волны 1310 нм. При этом усло- вии мода TE10 находится в области отсечки. Из-за ступенчатого разры- ва на стенке ребра, когда мода TM00 наклонно падает на границу греб- ня, может происходить преобразова- ние мод из TM в TE. Это явление, при котором направляемая мода просачи- вается в ортогонально поляризован- ную пластинчатую моду, получившее название «боковое просачивание», приводит к значительным потерям поляризации полезного сигнала. Устранить этот недостаток удалось с помощью размещения проходного волноводного поляризатора попереч- ной электрической моды (ППЭМ) непо- средственно на чипе. Принцип работы этого ППЭМ осно- ван на использовании эффекта «утеч- ки» нежелательных мод из волновода. При определённой ширине и глубине волновода мода поперечной магнит- ной поляризация (ПМП) имеет боль- шой коэффициент утечки в подложку. При этом поперечная электрическая мода (ПЭП) остаётся хорошо локализо- ванной. За счёт использования встро- енного поляризатора ППЭМ удалось достигнуть величины коэффициента экстинкции поляризации 38 дБ. Так- же следует отметить ещё одно ново- введение в конструкции модулятора: небольшое смещение между входным и выходным волноводами. Такое сме- щение позволило уменьшить связь паразитных мод с выходным оптово- локном, улучшить подавление неже- лательного излучения, увеличить зна- чение общего коэффициента ER. Из уникальных параметров своего модулятора авторы отметили: ● общий ER – 41 дБ; ● поляризационный коэффициент экс- тинкции PER интегрированного по- ляризатора – 38 дБ; ● полуволновое напряжение – ( V π): 7,9 В при длине модулирующего плеча 3,3 мм; ● произведение напряжение×длина – 2,6 В·см (показатель эффективности модуляции). В настоящее время модуляторы TFLN являются наиболее популярными. В качестве базовой идеи используют- ся конструкции MZM, показанные на рис. 3, 4. Характерно, что в последних публикациях 2024–2025 годов основ- ные различия наблюдаются в матери- алах, технологиях и специфических отличиях, обусловленных специаль- ными приложениями. Так, в рабо- те [14] описан модулятор TFLN MZM, изготовленный на 8-дюймовой крем- ниевой подложке. Это заметное инно- вационное технологическое решение, поскольку прежде такие модуляторы изготавливались в основном на пла- стинах размером 4,6 дюйма. Модуля- тор, описанный в этой работе, показал потери на кристалле менее 1 дБ и поте- ри в волноводе менее 0,5 дБ/см. Полу- волновое произведение напряжения на длину ( V π· L ) составляло 3,12 В·см в C-диапазоне. При этом соответствую- щая полоса пропускания электрооп- тического отклика по уровню 3 дБ не превышала 67 ГГц. Технологические аспекты изготов- ления TFLN-модуляторов рассмотрены в статье [15]. В частности, было пока- зано, что релаксацию электроопти- ческого тока можно замедлить более чем в сто раз с помощью управления интерфейсом LN–металл и последу- ющего отжига. Такое изменение обе- спечивает прогресс в достижении ста- бильного на протяжении всего срока службы электрооптического тока. Кро- ме того, надёжное электрооптическое напряжение позволяет применять TFLN-устройства в областях, где кри- тически важны перекрёстные помехи, мощность и ширина полосы тока сме- щения: таких, например, как кванто- вые устройства, высокоплотная инте- гральная фотоника и системы связи. Рис. 5. Первый коммерческий TFLN модулятор «Chiplet™», представленный в марте 2025 года фирмой HyperLight