Кереш сүз
Электрон интеграль схемаларның (EIC) уңышлары белән илһамланып, фотоник интеграль схемалар (PIC) өлкәсе 1969-нчы елдан бирле үсә бара. Ләкин, EIC-лардан аермалы буларак, төрле фотоник кушымталарга ярдәм итә алган универсаль платформа үсеше зур проблема булып кала. Бу мәкалә киләсе буын PIC өчен өметле чишелешкә әверелгән изоляторда (LNOI) технологиядә барлыкка килгән Литий Ниобатны өйрәнә.
LNOI технологиясенең күтәрелүе
Литий ниобат (LN) күптәннән фотоник кушымталар өчен төп материал булып танылды. Ләкин, нечкә фильм LNOI барлыкка килү белән һәм алдынгы ясау техникасы аның тулы потенциалын ачты. Тикшерүчеләр LNOI платформаларында ультра-аз югалту кыры дулкыннарын һәм ультра югары Q микроорезонаторларын уңышлы күрсәттеләр, интеграль фотоникада зур сикерү.
LNOI технологиясенең төп өстенлекләре
- Ультра-түбән оптик югалту(0,01 дБ / см кадәр)
- Nanгары сыйфатлы нанофотоник структуралар
- Төрле сызыксыз оптик процессларга ярдәм
- Интеграль электро-оптик (EO) көйләү
LNOI буенча сызыксыз оптик процесслар
LNOI платформасында эшләнгән югары җитештерүчәнле нанофотоник структуралар искиткеч эффективлык һәм минималь насос көче белән төп сызыксыз оптик процессларны тормышка ашырырга мөмкинлек бирә. Күрсәтелгән процесслар:
- Икенче гармоник буын (SHG)
- Сум ешлыкны булдыру (SFG)
- Аерма ешлыкны булдыру (DFG)
- Параметрик түбән конверсия (PDC)
- Дүрт дулкынлы катнашу (FWM)
Бу процессларны оптимальләштерү өчен төрле фазаларга туры килгән схемалар тормышка ашырылды, LNOIны күпкырлы сызыксыз оптик платформа итеп булдырдылар.
Электро-оптик көйләнә торган интеграль җайланмалар
LNOI технологиясе шулай ук актив һәм пассив көйләнә торган фотоник җайланмаларның киң ассортиментын үстерергә мөмкинлек бирде, мәсәлән:
- Speedгары тизлекле оптик модульаторлар
- Күп функцияле PIC-ны үзгәртеп кору
- Көйләнә торган ешлык тараклары
- Микро-оптомеханик чишмәләр
Бу җайланмалар яктылык сигналларын төгәл, югары тизлектә контрольдә тоту өчен литий ниобатның эчке EO үзлекләрен кулланалар.
LNOI фотоникасының практик кушымталары
LNOI нигезендәге PICлар хәзер практик кушымталарның күбесендә кабул ителә, шул исәптән:
- Микродулкынлы-оптик конвертерлар
- Оптик сенсорлар
- Чип спектрометрлары
- Оптик ешлык тараклары
- Алга киткән телекоммуникацион системалар
Бу кушымталар LNOI потенциалын күрсәтәләр, күпчелек оптик компонентлар эшенә туры килә, шул ук вакытта масштаблы, энергияне сак тотучы чишелешләр фотолитографик ясалышлар тәкъдим итә.
Хәзерге проблемалар һәм киләчәк юнәлешләр
Перспективалы алгарышка карамастан, LNOI технологиясе берничә техник киртә белән очраша:
а) Оптик югалтуны тагын да киметү
Хәзерге дулкын саклагыч югалту (0,01 дБ / см) әле дә материалны үзләштерү лимитыннан югарырак зурлык тәртибе. Ион кисү техникасында алга китеш, нанофабрикат өслекнең тупаслыгын һәм үзләштерү белән бәйле кимчелекләрне киметү өчен кирәк.
б) Дулкынлы геометрия контроле камилләштерелгән
Subгары интеграция тыгызлыгы өчен суб-700 нм дулкынландыргычлары һәм суб-2 мм кушылу бушлыкларын кабатлау яки таралу югалтуын арттыру мөмкинлеге бирү.
в) Кушылу эффективлыгын арттыру
Fiberепселләр һәм режим конвертерлары югары кушылу эффективлыгына ирешергә булышса да, анти-чагылыш каплаулары һава-материал интерфейсының чагылышын тагын да йомшартырга мөмкин.
г) аз югалту поляризация компонентларын үстерү
LNOIдагы поляризация-сизгер фотоник җайланмалар бик мөһим, буш поляризаторларның эшенә туры килгән компонентлар таләп итә.
д) Контроль Электроника интеграциясе
Зур масштаблы контроль электрониканы оптик җитештерүчәнлекне киметмичә эффектив интеграцияләү - төп тикшеренү юнәлеше.
f) Алга киткән Фазага туры килү һәм дисперсия инженериясе
Суб-микрон резолюциядә ышанычлы домен паттеринг сызыксыз оптика өчен бик мөһим, ләкин LNOI платформасында өлгермәгән технология булып кала.
g) җитештерү җитешсезлекләре өчен компенсация
Экологик үзгәрешләр яки ясалма үзгәрешләр аркасында килеп чыккан фаза сменаларын йомшарту ысуллары реаль дөньяда урнаштыру өчен бик мөһим.
з) эффектив күп чиплы кушылу
Берничә LNOI чиплары арасында эффектив кушылуны чишү бер вафер интеграция чикләреннән артып китү өчен кирәк.
Актив һәм пассив компонентларның монолит интеграциясе
LNOI PICs өчен төп проблема - актив һәм пассив компонентларның чыгымлы монолит интеграциясе:
- Лазерлар
- Детекторлар
- Сызыкча дулкын озынлыгы конвертерлары
- Модульаторлар
- Мультиплексерлар / Демултиплексерлар
Хәзерге стратегияләр:
а) LNOIның Ион Допингы:
Актив ионнарны билгеләнгән төбәкләргә сайлап допинг чип яктылык чыганакларына китерергә мөмкин.
б) бәйләү һәм гетероген интеграция:
Алдан ясалган пассив LNOI PIC-ларын LNOI катламнары яки III-V лазерлары белән бәйләү альтернатив юл бирә.
в) Гибрид Актив / Пассив LNOI Вафер җитештерү:
Инновацион алым ион киселгәнче допедлы һәм ачылмаган LN ваферларын бәйләүне үз эченә ала, нәтиҗәдә LNOI ваферлары актив һәм пассив төбәкләр белән.
Рәсем 1гибрид интеграль актив / пассив PIC төшенчәсен күрсәтә, монда бер литографик процесс ике компонентның да тигезсез тигезләнүен һәм интеграцияләнүен тәэмин итә.
Фотодетекторларның интеграциясе
Фотодетекторларны LNOI нигезендәге PIC-ларга интеграцияләү - тулы функциональ системаларга таба тагын бер мөһим адым. Ике төп алым тикшерелә:
а) Гетероген интеграция:
Ярымүткәргеч наноструктуралары LNOI дулкын саклагычларына вакытлыча кушылырга мөмкин. Ләкин, ачыклау эффективлыгын һәм масштаблылыгын яхшырту әле дә таләп ителә.
б) сызыксыз дулкын озынлыгын үзгәртү:
LN-ның сызыксыз характеристикалары дулкын саклагычлары эчендә ешлыкны конверсияләргә мөмкинлек бирә, дулкын озынлыгына карамастан, стандарт кремний фотодетекторларын кулланырга мөмкинлек бирә.
Йомгаклау
LNOI технологиясенең тиз үсеше тармакны универсаль PIC платформасына якынайта, киң кулланмаларга хезмәт күрсәтә ала. Хәзерге проблемаларны чишеп, монолит һәм детектор интеграциясендә инновацияләрне алга этәреп, LNOI нигезендәге PIC телекоммуникация, квант мәгълүматы, сенсор кебек өлкәләрне революцияләү мөмкинлегенә ия.
LNOI масштаблы PIC-ларның күптәнге күренешен тормышка ашырырга вәгъдә бирә, EIC-ның уңышына һәм тәэсиренә туры килә. Даими тикшеренүләр һәм тикшеренүләр, мәсәлән, Нанкин фотоника процесс платформасы һәм XiaoyaoTech дизайн платформасы кебек, интеграль фотониканың киләчәген формалаштыруда һәм технология өлкәләрендә яңа мөмкинлекләрне ачуда мөһим роль уйныйлар.
Пост вакыты: 18-2025 июль