硅基调制器的工作原理依赖 PN 结结构,比如说载流子注入型,通常采用横向或垂直的 P-I-N 结构。

Lightmatter:16 波长 800G BiDi 微环硅光 CPO 方案
GlobalFoundries:单波 200G 的 60GHz 硅光 MZM 调制器方案
通过在硅波导上制作 p++/n++ 掺杂的 PN 结,外加电压改变波导中的载流子,也就是电子/空穴的浓度。

载流子浓度变化会改变硅材料的折射率,这就是自由载流子色散效应,进而实现光信号的相位调制。
但载流子注入和抽出的物理过程速度有限,而且载流子本身会对光产生吸收,直接带来额外损耗。随着注入电荷增加,光信号的传输损耗会快速上升。

而 TFLN 调制器依赖的是线性电光效应,靠外加电场直接极化晶体改变折射率。
A*Star:8 吋硅基 TFLN 110GHz 调制器量产方案
新易盛:单通道 400G 的 TFLN 1.6T/3.2T 方案
借助 X 切取向,可以充分利用大电光系数 r₃₃,折射率变化严格正比于外加电场,线性关系很强。

和硅光相比,TFLN 调制不注入任何载流子,没有额外的光吸收来源,加电调制过程不会新增附加损耗。它的波导传输损耗一般不会超过 0.5dB/cm。

同时,因为不存在载流子运动带来的延时,也不受载流子复合寿命时间的影响,TFLN 的电光响应速度极快。
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