I tradizionali dispositivi acusto-ottici (AO) basati su materiali cristallini sfusi hanno deboli capacità di confinamento dell'energia sia per i fotoni che per i fononi, portando a una bassa forza di interazione AO. Rispetto ai materiali sfusi, i circuiti integrati fotonici (PIC) consentono alle onde acustiche di superficie (SAW) di essere ben confinate all'interno del film sottile utilizzato per disturbare le onde luminose guidate, esibendo un'elevata sovrapposizione di energia all'interno della scala della lunghezza d'onda.

In particolare, essendo una delle piattaforme di interazione AO ​​più promettenti, il niobato di litio a film sottile (TFLN) offre un grande potenziale per la realizzazione di modulatori AO ad alte prestazioni grazie ai suoi vantaggi superiori nella trasduzione piezoelettrica e nella conversione elettro-ottica. Tuttavia, limitate dai bassi coefficienti di accoppiamento optomeccanico, le deboli efficienze di modulazione AO ​​sono diventate uno dei colli di bottiglia per la conversione da microonde a ottica nel 5G/6G e nelle applicazioni emergenti di elaborazione del segnale quantistico.

In un nuovo articolo pubblicato su Light Science &Application , un team di scienziati, guidato dal professor Zhaohui Li del Guangdong Provincial Key Laboratory of Optoelectronic Information Processing Chips and Systems, Sun Yat-sen University, Cina, Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhuhai), Cina, e collaboratori Dr . Lei Wan, Dr. Zhiqiang Yang et al, ha proposto e dimostrato un modulatore acusto-ottico push-pull integrato con un prodotto di lunghezza della tensione a semionda V _p L a partire da 0,03 V cm, sulla base di una piattaforma interferometro Mach-Zehnder ibrida in vetro calcogenuro TFLN (ChG) non sospesa.

Il non banale modulatore acusto-ottico presenta un'efficienza di modulazione paragonabile a quella di una controparte sospesa di ultima generazione. Rispetto ai tradizionali modulatori push-pull AO, il prototipo del dispositivo proposto supera il problema della bassa efficienza di modulazione indotta dall'attenuazione energetica incoordinata delle onde acustiche applicata all'interferometro Mach-Zehnder a due bracci. In combinazione con i semplici processi di fabbricazione e l'efficienza di modulazione ad alte prestazioni, si prevede che il modulatore push-pull AO integrato mostri caratteristiche eccellenti nei dispositivi di conversione da microonde a ottico su chip.

Le preziose prestazioni di modulazione AO ​​beneficiano della proprietà fotoelastica superiore della membrana calcogenuro e della partecipazione completamente bidirezionale della modalità antisimmetrica dell'onda acustica superficiale Rayleigh eccitata dal trasduttore interdigitale con impedenza abbinata. Qui, i coefficienti fotoelastici di Ge₂₅ amorfo Sb₁₀ S₆₅ si stima che il film sia p ₁₁ " p ₁₂ " 0,238. Sebbene la direzione XZ possa non essere l'orientamento del cristallo più adatto a causa della caratteristica anisotropa di TFLN, la progettazione ragionevole dell'adattamento di impedenza dell'IDT consente la realizzazione di un'efficienza di conversione del 96% nella conversione da microonde a acustica.

Per dimostrare il basso consumo energetico del dispositivo, costruiamo un collegamento di modulazione on-off utilizzando il nostro modulatore AO push-pull integrato non sospeso. Il segnale RF modulato on-off viene caricato sulla portante ottica CC attraverso il modulatore AO push-pull, dimostrando chiaramente la capacità di trasmissione del segnale a microonde del modulatore AO su chip sviluppato.

"Lo sviluppo di un modulatore AO su chip altamente efficiente come componente chiave offrirà opportunità per gli isolatori ottici su chip azionati da RF emergenti e dispositivi di elaborazione ottici analogici integrati", prevedono gli scienziati. + Esplora ulteriormente

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