Современная электроника №8/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 9 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2025 Термооптические фазовращатели DC1 и DC2 устанавливают рабочие точки обоих МЗМ. Третий фазовраща- тель DC3 задаёт разность фаз π/2 меж- ду ветвями I и Q, реализуя квадратур- ную модуляцию. Выходной MMI-сумматор складыва- ет ветви и формирует модулирован- ный по фазе, амплитуде и поляриза- ции окончательный сигнал. Ценность этой работы заключается в том, что авторы предложили реаль- ный рабочий вариант IQ-модулятора с очень хорошими характеристиками: V π L ≈ 2,3 В·см; широкая полоса пере- дачи радиосигналов > 67 ГГц; низкие оптические потери ~1,5–1,8 дБ на чипе. Практические эксперименты по передаче данных с использованием многобитной модуляции продемон- стрировали возможность работы по этой схеме с символьными скоростя- ми 110 Гбот (QPSK) и 80 Гбот (16-QAM). Эти цифры, означающие количество изменений одного или нескольких информационных параметров несу- щего сигнала в секунду, соответству- ют эквивалентной скорости передачи данных 220 Гбит/с и 320 Гбит. Это про- исходит потому, что QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), например, кодиру- ет 2 бита информации на каждый сим- вол, удваивая эффективную скорость передачи данных. Кроме того, DSP в приёмнике может компенсировать хроматическую дис- персию, поляризационные искажения и фазовый шум. В целом эта работа показала, что инте- гральный TFLN способен заменить дис- кретные «классические» LN-модуляторы в когерентных IQ-системах, обеспечивая при этомрекордные показатели. Предло- женная структурная схема стала своего рода стандартом IQ-модуляторов. Технологии TFLN имеют свои недо- статки, сдерживающие дальнейшее развитие ЭОМ. Прежде всего, это тех- нологические сложности изготовле- ния. При попытках массового изго- товления выяснилось, что возникают проблемы, связанные с недостаточной механической надёжностью, больши- ми оптическими потерями, а также трудностями прямого травления. Кро- ме того, используемый процесс «объ- ёмного склеивания» достаточно дорог и сложно масштабируем. Все эти недостатки вынуждают искать новые технологические и кон- структорские решения, такие как отказ от «прямого травления», вызывающе- го сильный наклон боковых стенок, или методы формирования воздуш- ных траншей в кремниевой подлож- ке под активной областью модулятора. Необходимо также подчеркнуть, что отмеченные публикации не оспаривают рассмотренные выше базовые структурные схемы FMLN- модуляторов (рис. 3 и рис. 6). При этом внимание разработчиков сместилось с самих базовых схем на материалы и платформы, на которых она реали- зуется (тонкоплёночные на LN, крем- нийорганические, плазмон-поля- ритонные). Эти новые разработки рассмотрены в следующих разделах. 3. Гибридные модуляторы Маха – Цендера на основе кремния и ниобата лития В последние годы наблюдается зна- чительный рост разработок так назы- ваемых гибридных волноводных модуляторов Маха – Цендера (Hybrid Waveguide – HW MZM), в которых используются многокомпонентные конструкции фазовращателей, позво- ляющие значительно улучшить пара- метры MZM на тонких плёнках. Гибридные модуляторы Маха – Цендера на основе кремния и тонких плёнок ниобата лития (Si TFLN MZM) используют конструкции, в которой слой LN интегрирован на кремниевой платформе. Структурная схема одного из харак- терных гибридных кремний-ниобат лития модуляторов Маха – Цендера показана на рис. 6 [20]. Волокно-чиповый соединитель (Edge Coupler) предназначен для согласования стандартного оптово- локна с блоком сдвига фазы оптиче- ского сигнала. Адиабатический конус (Adiabatic Taper – AT) используется для плавного перевода оптической моды из одного волновода в другой, обеспе- чивая её сохранение на основном режиме и предотвращая возбуждение нежелательных мод более высокого порядка. В рассматриваемой схеме AT имеет плавное сужение кремниево- го волновода от 650 нм до 275 нм на длине 300 мкм. Принцип действия аналогичен описанному выше (рис. 3, 4) с той разницей, что фазовый сдвиг обе- спечивается гибридным волново- дом Si–LN. Гибридный фазосдвигающий эле- мент представляет собой кремни- евый волновод с тонкой плёнкой ниобата лития, размещённый на подложке SiO 2 . Рис. 7. Структурная схема гибридного кремний-ниобат лития модулятора Маха – Цендера (вид сверху): • многомодовый интерференционный ответвитель (MMI); • волокно-чиповый ответвитель (Edge Coupler); • переходный волновод (Transition Waveguide); • адиабатический конусный переходный волновод (Adiabatic Taper); • гибридный фазосдвигающий элемент (Hybrid Waveguide); • металлические контакты (Ground, Signal) MMI- соединитель Соединитель краёв Адиабатический конус Переходный волновод Гибридный волновод Переходный волновод Склеенный TFLN Земля Сигнал Земля