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泥酸锂调制器的用途

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  展开全部光纤传输系统中的光调制技术分为直接调制和外调制两种,应用于短距离(120km),低速率(<2.5Gb/s)的直接调制法经济、实用,缺点是输入功率高,消光比小。与直接调制不同,应用于高速率,长距离传输系统(>10Gb/s)的外调制法以低啁啾进行调制使得激光器产生稳定的大功率激光,从而获得远大于直接调制的色散受限距离。目前,波导型铌酸锂马赫一曾德尔调制器占有了已经投入实用产品的大部分。调制速率随通信速率的迅速增长而不断提高,至2000年上半年,铌酸锂光调制器的宽带中级调制频率已接近40GHz。随着系统的单信道速率由2.5Gbit/s向10Gbit/s、40Gbit/s发展,外调制器的性能对系统的传输距离和传输容量起着越来越大的作用。

  95年至今有12篇关于铌酸锂调制器相关技术的专利报道。意大利Antonino Nespola等人申请并于2002年11月14日公开的美国专利“高宽带低电压驱动光电调制器”,内容涉及的铌酸锂高速外调制器由扩散型光波导,缓冲层和用来调制射频能量的电极组成。电极电焊分两个步骤实现,最后形成层叠式共面波导结构。低电压驱动通过带宽,位置和电极的布局选择实现。上层电极温度略高于下层电极的设计获得良好的速率匹配,低阻抗值和低电损耗。中国专利涉及一种铌酸锂调制器及其制造方法,包括:选择具有合适的晶体切向和电场利用方向的铌酸锂晶体制备的衬底,在铌酸锂晶体上制作出的光波导,制作在铌酸锂晶体上的与光波导匹配的调制电极,制作在调制电极的输入端和输出端的微带匹配电路,在调制电极与光波导之间设置的缓冲层结构。

  国外生产铌酸锂高速外调制器的厂家很多,其中较为著名的生产商有意大利的CORNING公司,美国的AVANEX公司和JDS Uniphase公司,日本的NTT和富士通公司,法国的PHOTLINE技术公司等。其中:

  意大利:CORNING公司的相关产品以10-12.5Gb/s工作速率档为主,包括IM-10小面式因子幅度调制器,F-10低驱动电压幅度调制器,SD-10集成光密集调制器,SD-10-A自带衰减器的集成光强度调制器,SD-10-RZ集成规零光调制器。

  美国:JDS Uniphase公司的10.66Gb/s非归零铌酸锂调制器基于具有大范围适用性的驱动芯片实现低压驱动,高开关消光比,以低啁啾进行调制,和匹配的集成归零发生器一起,被广泛用于C和L频段掺铒光纤放大器密集波分复用连接中。

  AVANEX公司的PowerBit10-12.5Gb/s啁啾式强度调制器应用可靠的x切技术,低电压驱动,同时和z切完全兼容,色散受限距离可达2000ps/nm。与采用z切比较,超出1700ps/nm后能量衰减大概在2dB左右,明显低于前者。

  日本:NTT电子技术研究所就应用LiNbO光波导的这些特性制作了大带宽、低驱动电压的LiNbO光调制器。如背形结构电极、阻抗为50Ω、驱动电压为5V的70GHz带宽的光调制器;驱动电压为3.3V,带宽为45GHz的LiNbO调制器;驱动电压为5.1V,带宽为100GHz的LiNbO调制器;最新研究成果为驱动电压为2.9V,带宽达40Gb/s光传输系统用的LiNbO调制器。

  富士通公司的内含监控光电二极管的10Gbps铌酸锂光调制器,采用了Ti扩散型波导,z-cut铌酸锂技术,含有一个集成光电二极管监控器和一个耦合器,用于外部的自动偏压控制(ABC)回路中。

  法国:PHOTLINE技术公司的MX-LN-10光电外调制器特为长距离稳定性和低啁啾采用x切技术,使用可靠的Ti扩散型波导,和SONET OC-192和SDH STM-64兼容。

  中国:相较于国外,国内在光调制器方面的研究还很少,个别单位在调制器件性能方面进行了一些相关的实验和模拟。国内研制开发铌酸锂调制器的单位有北京世维通光通讯技术有限公司,浙江德清微光元件,清华大学,中科院长春物理所和北京邮电大学等。

  铌酸锂(LiNbO3)晶体是重要的光电材料,是集成光学、非线性光学、光电子元器件等领域中应用最广泛,最重要的基片材料之一。目前,铌酸锂晶体被广泛应用在声表面波、电光调制、激光调Q、光陀螺、光参量振荡、光参量放大、光全息存储等器件中,这些器件在手机、电视机、光通讯、激光测距、电场探测器等以及军工技术中发挥着重要的作用。

  现在最先进的铌酸锂单晶薄膜晶格结构为单晶,完全保持体材料优秀物理性质,直径为3英寸,上层铌酸锂单晶薄膜厚度为0.3-0.7微米,中层是1微米厚二氧化硅(SiO2), 最下面是0.5毫米厚铌酸锂晶片衬底。作为产业链的基础材料,主要应用于以下几个领域:

  1、光纤通讯,例如波导调制器等。用此薄膜材料生产的器件与传统产品相比体积可缩小百万倍以上,集成度大幅提高,响应频带宽,功耗低,性能更加稳定,制造成本降低。

  2、电子学器件,比如高质量滤波器,延迟线、信息存储领域,可实现高密度信息存储,一片3英寸薄膜的信息存储容量为70T(相当于10万张CD)。

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