«Наше производство»

НАШЕ ПРОИЗВОДСТВО

Амплитудный модулятор 1550

-

Серийное производство iNTEGRA photonics

Управляемый узкополосный фильтр

-

Новая разработка iNTEGRA photonics

Электрооптический модулятор 1064 нм (в разработке)

-

Экспериментальное производство iNTEGRA photonics

Фазовый модулятор 1550

-

Серийное производство iNTEGRA photonics

QPSK транспондер

-

Новая разработка iNTEGRA photonics

Детектор одиночных фотонов

-

Проектируемая разработка

СВЧ интегрально-оптические модуляторы обеспечивают высокоскоростной ввод информации в линию оптической связи. При амплитудной или фазовой модуляции в спектре оптической несущей возникают т. н. «боковые» частоты. Технология квантовой рассылки ключа (КРК) с использованием боковых частот  является базовой для разработки и создания квантовых линий связи, в том числе первой экспериментальной линии квантовой связи Москва – Санкт-Петербург. Активное развитие отечественных систем квантовой связи, включая квантовый Интернет, требует использования соответствующей элементной базы. Построение системы КРК на боковых частотах подразумевает использование как амплитудных (АМ), так и фазовых (ФМ) оптических модуляторов, работающих в диапазоне частот 3–30 ГГц. Как показал наш анализ, для обеспечения требований системы КРК на боковых частотах необходимо использовать электрооптические модуляторы на основе оптических волноводов на подложках ниобата лития. Они имеют самый низкий уровень вносимых шумов (примерно –156 дБVπ) по сравнению с альтернативными технологиями, использующими полупроводниковые материалы А3В5 и кремний. При этом применение в системах КРК выдвигает особые требования к качеству оптических волноводов, которые должны обеспечивать минимальный уровень оптических потерь
для работы с оптическими сигналами в режиме счета единичных фотонов. Необходимая ширина полосы модуляции обеспечивается использованием электродов бегущей волны на основе копланарной линии.Основными характеристиками интегральнооптических модуляторов на основе ниобата лития
являются: ширина полосы модуляции, полуволновое напряжение и оптические потери. Данные характеристики совместно с характеристиками источника оптического излучения (лазера) и фотоприемника определяют результирующие информационные характеристики системы связи, такие как пропускная способность. Цель данной работы – продемонстрировать, что разработанные отечественные интегральнооптические модуляторы по своим характеристикам полностью соответствуют требованиям современных систем КРК и позволяют получить высокую пропускную способность в волоконно-оптической линии, использующей в качестве источника излучения стандартный полупроводниковый лазерный диод.

УСТРОЙСТВО ИНТЕГРАЛЬНООПТИЧЕСКИХ МОДУЛЯТОРОВ 

В  данной работе были исследованы оба типа интегрально-оптических модуляторов на подложках ниобата лития (АМ  и ФМ), использующиеся в системах КРК (рис. 1а, b). АМ представляет из себя волноводный интерферометр Маха-Цендера (ИМЦ) и  изготавливается на подложках ниобата лития X-среза. Модулятор работает с линейно- поляризованным оптическим излучением, лежащим в  плоскости подложки (ТЕ-мода). Выделение рабочей поляризационной моды осуществлялось волноводным плазмонполяритонным поляризатором  [6]. СВЧ-электроды бегущей волны изготавливаются на основе гальванического серебра с  поверхностным золочением и  имеют конфигурацию копланарной СВЧлинии [7]. Оптические волноводы двух плеч ИМЦ располагаются в  межэлектродном зазоре копланарной СВЧ-линии, обеспечивая приложение к  разным плечам ИМЦ поля противоположной полярности. Конфигурация электродов была рассчитана из условия обеспечения согласования фазовой скорости оптического излучения и  групповой скорости СВЧ-волны с точностью 0,1% (рис. 2). ФМ  – это одиночный прямой оптический волновод, который в  отличие от АМ изготавливается на подложке Z-среза ниобата лития и  работает с  линейнополяризованным оптическим излучением, перпендикулярным плоскости подложки (ТМ  – мода). Волновод размещается под центральным, «горячим» электродом копланарной СВЧлинии, что обеспечивает максимальный интеграл перекрытия модулирующего СВЧ-поля и моды оптического волновода. Важно отметить, что для изготовления оптических волноводов с чрезвычайно малыми потерями (менее 0,01 дБ/ мм) была отработана оригинальная технология диффузии ионов титана с  предварительным окислением и  специальными мерами подавления обратной диффузии лития [8].

«Наше производство»

Особое внимание было уделено разработке конструкции корпуса СВЧ-модуляторов и техническим решениям сборки в корпус. Прежде всего принимались специальные меры по подавлению паразитных резонансов, связанных с возбуждением СВЧ-мод подложки [9]. Чипы интегральнооптических модуляторов были состыкованы пигтэйлами на основе одномодового оптическоговолокна с сохранением поляризации методомприклейки в торец. Электрические соединения были выполнены через переходные платы, обеспечивающие дополнительную функцию согласования с входным СВЧ-трактом 50 Ом.

«Наше производство»