Reduction of drift of operating point in lithium niobate-based integrated-optical circuit
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2021-2-05-13Keywords:
lithium niobate, integrated-optical circuit, operating point, proton-exchange waveguides, near-surface layer, modulator operating point driftAbstract
This work is devoted to the study of the drift of the operating point of integrated-optical circuits based on proton-exchange waveguides in lithium niobate crystal with a recovered structure of the near-surface layer. Recovered of the damaged near-surface layer of lithium niobate wafer was carried out using pre-annealing at temperature of 500 °C. Drift of operating point is characterized by a constant change in the optical output power of the integrated-optical circuits when a bias voltage is applied to the electrodes or temperature changes. Recovered of the damaged near-surface layer of lithium niobate wafer leads to a decrease in the short-term and long-term drifts of the operating point of integrated-optical circuits. Crystal structure factor was investigated on the drift of operating point of integrated-optical circuits based on lithium niobate crystal.References
Noguchi K. Broadband optical modulators: science, technology, and applications / ed. Chen A., Murphy E.J. Boca Raton: CRC Press. 2012. 548 p. DOI: 10.1201/B11444
Rao A., Fathpour S. Compact lithium niobate electrooptic modulators. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2018. vol. 24, no. 4. pp. 1–14. DOI: 10.1109/JSTQE.2017.2779869
Wooten E.L. et al. Review of lithium niobate modulators for fiber-optic communications systems. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2000. vol. 6, no. 1. pp. 69–82. DOI: 10.1109/2944.826874
Nagata H. Long-term DC drift in x-cut LiNbO3 modulators without oxide buffer layer. Optoelectronics IEE Proceedings-IET. 2000. vol. 147, no. 5, 350354. Doi: 10.1049/ip-opt:20000626
Nagata H., Papasavvas N. Bias stability of OC48 x-cut lithium-niobate optical modulators: four years of biased aging test results. Technol. Lett. IEEE. 2003. vol. 15, no. 1. pp. 42–44. DOI: 10.1109/LPT.2002.805866
Hofer L.R. et al. Bias voltage control in pulsed applications for Mach-Zehnder electrooptic intensity modulators. IEEE Trans. Control Syst. Technol. 2017. vol. 25, no. 5. pp. 1890–1895. DOI: 10.1109/TCST.2016.2626276
Yuan X. et al. Any point bias control technique for MZ modulator. Optik. 2019. vol. 178, no. 2018. pp. 918–922. DOI: 10.1016/j.ijleo.2018.10.091
Svarny J. Analysis of quadrature bias-point drift of Mach-Zehnder electro-optic modulator. Pro-ceedings of the 12th Biennial Baltic Electronics Conference. 2010. pp. 231–234. DOI: 10.1109/BEC.2010.5631589
Cho P. S., Khurgin J. B., Shpantzer I. Closed-loop bias control of optical quadrature modulator. IEEE Photonics Technology Letters. 2006. vol. 18, pp. 2209-2211. DOI: 10.1109/LPT.2006.884759
Wang L. L., Kowalcyzk T. A. Versatile bias control technique for any-point locking in lithium niobate Mach–Zehnder modulators. Journal of Lightwave Technology. 2010. vol. 28, pp. 1703–1706. DOI: 10.1109/JLT.2010.2048553
Padmaraju K. C., Chan J., Chen L., Lipson M., Bergman K. Thermal stabilization of a microring modulator using feedback control. Optics Express. 2012. vol. 20, 2799. DOI: 10.1364/OE.20.027999
Bui D.T., Nguyen C.T., Ledoux-Rak I., Zyss J., Journet B. Instrumentation system for determina-tion and compensation of electro-optic modulator transfer function drift. Measurement Science and Technology. 2011. vol. 22, pp. 125105. DOI: 10.1088/0957-0233/22/12/125105
Fu. Y., Zhang X., Hraimel B., Liu T., Shen D. Mach-Zehnder: A Review of Bias Control Tech-niques for Mach-Zehnder Modulators in Photonic Analog Links. IEEE Microwave magazine. 2013. vol. 14, pp. 102-107. DOI: 10.1109/MMM.2013.2280332
Salvestrini J. P. et al. Analysis and Control of the DC Drift in LiNbO3-Based Mach–Zehnder Modulators. J. Light. Technol. 2011. vol. 29, no. 10. pp. 1522–1534. DOI: 10.1109/JLT.2011.2136322
Sosunov A. V., Ponomarev R. S., Yuriev V. A., Volyntsev A. B. Effect of the structure and mechanical properties of the near-surface layer of lithium niobate single crystals on the manufacture of integrated optic circuits. Optoelectronics, In-strumentation and Data Processing. 2017. vol. 53, no. 1. pp. 82–87. DOI: 10.3103/S8756699017010125
Piecha J. et al. Features of surface layer of LiNbO3 as-received single crystals: Studied in situ on treatment samples modified by elevated temperature. Solid State Ionics. 2016. vol. 290, pp. 31–39. DOI: 10.1016/j.ssi.2016.04.001
Sosunov A., Ponomarev R., Semenova O., Petukhov I., Volyntsev A. Effect of pre-annealing of lithium niobate on the structure and optical characteristics of proton-exchanged waveguides. Optical Materials. 2019. vol. 88, pp. 176–180. DOI: 10.1016/j.optmat.2018.11.018
Suchoski P. G., Findakly T. K., Leonberger F. J. Stable low-loss proton-exchanged LiNbO3 waveguide devices with no electrooptic degradation. Opt. Lett., 1988, vol. 13, no. 11. pp. 1050–1052. DOI: 10.1364/OL.13.001050
Sosunov A. V., Ponomarev R. S., Yuriev V. A., Tsiberkin K. B., Volyntsev A. B. Features of structure and mechanical properties LiNbO3. Ferroelectrics. 2017. vol. 506 (1), pp. 24–31. DOI: 10.1080/00150193.2017.1281686
Nagata H. Activation energy of DC-drift of X-cut LiNbO3. Technology, 2000, vol. 12, no. 4, pp. 386–388. DOI: 10.1364/AO.37.008147
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
