Нечкә фильм литий танталаты (LTOI): Speгары тизлекле модульаторлар өчен киләсе йолдыз материалы?

Нечкә фильмлы литий танталат (LTOI) материал интеграль оптика өлкәсендә мөһим яңа көч булып барлыкка килә. Быел LTOI модульаторлары буенча берничә югары дәрәҗәдәге әсәр бастырылды, югары сыйфатлы LTOI ваферлары Шанхай микросистемасы һәм информацион технологияләр институты профессоры Син Оу белән тәэмин ителде, һәм EPFL профессоры Киппенберг төркеме тарафыннан эшләнгән югары сыйфатлы дулкынландыргыч процесслар. , Швейцария. Аларның уртак тырышлыгы тәэсирле нәтиҗәләр күрсәтте. Моннан тыш, профессор Лю Лю җитәкчелегендәге Чжэцзян университетының тикшеренү төркемнәре һәм профессор Лонкар җитәкчелегендәге Гарвард университеты шулай ук ​​югары тизлекле, югары тотрыклы LTOI модульаторлары турында хәбәр иттеләр.

Нечкә фильмлы литий ниобатның (LNOI) якын туганы буларак, LTOI литий ниобатның югары тизлекле модуляциясен һәм аз югалту характеристикаларын саклый, шул ук вакытта аз бәя, аз бирефринг һәм фоторрафактив эффектларны киметү кебек өстенлекләр тәкъдим итә. Ике материалның төп үзенчәлекләрен чагыштыру түбәндә китерелгән.

微信图片 _20241106164015

Lit Литий Танталат (LTOI) һәм Литий Ниобат (LNOI) арасында охшашлыклар.
Рекракив индекс:2.12 vs 2.21
Бу бер режимлы дулкын саклагыч үлчәмнәре, бөкләнү радиусы һәм ике материалга нигезләнгән гомуми пассив җайланма зурлыклары бик охшаш, һәм аларның җепсел кушылу эше дә чагыштырырлык. Яхшы дулкын саклагычлары белән, ике материал да кертү югалтуына ирешә ала<0,1 дБ / см. EPFL 5,6 dB / м дулкын саклагыч югалуы турында хәбәр итә.

Электро-оптик коэффициент:30.5 / V vs 30.9 pm / V.
Модуляция эффективлыгы ике материал өчен дә чагыштырыла, Pockels эффектына нигезләнеп модуляция, югары киңлек киңлеген рөхсәт итә. Хәзерге вакытта LTOI модульаторлары полоса киңлеге 110 ГГцдан артып, бер полосага 400G ирешергә сәләтле.

微信图片 _20241106164942
微信图片 _20241106165200

Бандагап:3.93 eV vs 3.78 eV
Ике материалның да киң үтә күренмәле тәрәзәсе бар, алар инфракызыл дулкын озынлыкларына кадәр кулланыла, элемтә полосаларында үзләштерелми.

Икенче тәртипле сызыксыз коэффициент (d33):21 сәгать / V vs 27 сәгать / V.
Икенче гармоник буын (SHG), аерма ешлыклы буын (DFG), яки сумма ешлыгы (SFG) кебек сызыксыз кушымталар өчен кулланылса, ике материалның конверсия эффективлыгы шактый охшаш булырга тиеш.

L LTOI vs LNOI бәясе өстенлеге
Түбән Ваферга әзерлек бәясе
LNOI түбән ионлаштыру эффективлыгына ия булган катламны аеру өчен He ион имплантациясен таләп итә. Киресенчә, LTOI аеру өчен H ион имплантациясен куллана, SOIга охшаган, деламинация эффективлыгы LNOI белән чагыштырганда 10 тапкырга югарырак. Бу 6 дюймлы ваферлар өчен зур бәя аермасына китерә: 300 $ - 2000 $, бәянең 85% кимүе.

微信图片 _20241106165545

Ул акустик фильтрлар өчен кулланучылар электроникасы базарында киң кулланыла(Ел саен 750,000 берәмлек, Samsung, Apple, Sony һ.б. куллана).

微信图片 _20241106165539

L LTOI vs LNOI җитештерү өстенлекләре
Аз материал җитешсезлекләре, зәгыйфь фоторефактив эффект, күбрәк тотрыклылык
Башта, LNOI модульаторлары еш кына икеләтә нокта дрифтын күрсәттеләр, беренче чиратта, дулкын саклагыч интерфейсындагы җитешсезлекләр аркасында корылма туплануы аркасында. Әгәр дә дәваланмаса, бу җайланмалар тотрыклылану өчен бер көнгә сузылырга мөмкин. Ләкин бу проблеманы чишү өчен төрле ысуллар эшләнде, мәсәлән, металл оксиды белән каплау, субстрат поляризация һәм аннальлау, бу проблеманы хәзерге вакытта идарә итү.
Киресенчә, LTOI материаль җитешсезлекләргә ия, бу дрифт күренешләренең сизелерлек кимүенә китерә. Өстәмә эшкәртмичә дә, аның эш ноктасы чагыштырмача тотрыклы булып кала. Мондый нәтиҗәләр EPFL, Гарвард һәм Чжэцзян университеты тарафыннан хәбәр ителде. Ләкин, чагыштыру еш эшкәртелмәгән LNOI модульаторларын куллана, бу бөтенләй гадел булмаска мөмкин; эшкәртү белән, ике материалның да эше охшаш. Төп аерма LTOIда, өстәмә эшкәртү адымнарын азрак таләп итә.

微信图片 _20241106165708

Түбән Бирефринг: 0,004 vs 0.07
Литий ниобатның (LNOI) югары бирефрингенциясе кайвакыт авыр булырга мөмкин, бигрәк тә дулкынландыргыч бөкләү режим кушылуга һәм режим гибридизациясенә китерергә мөмкин. Нечкә LNOIда, дулкын саклагычындагы бөкләү TE яктылыгын өлешчә TM яктылыгына әйләндерә ала, фильтрлар кебек кайбер пассив җайланмалар ясауны катлауландыра.
LTOI ярдәмендә аскы бирефринг бу проблеманы бетерә, потенциаль югары җитештерүчән пассив җайланмаларны үстерүне җиңеләйтә. EPFL шулай ук ​​игътибарга лаек нәтиҗәләр турында хәбәр итте, LTOI-ның түбән бирефрингсын кулланып, киң спектр диапазонында яссы дисперсия контроле белән ультра киң спектрлы электро-оптик ешлык тарак җитештерүгә ирешү өчен режим кисешүенең булмавын хәбәр итте. Нәтиҗәдә, 2000 нән артык тарак сызыгы булган 450 нм тарак киңлеге, литий ниобат белән ирешелгәннән берничә тапкыр зуррак. Керр оптик ешлык тараклары белән чагыштырганда, электро-оптик тараклар бусагасыз һәм тотрыклырак булу өстенлеген тәкъдим итәләр, гәрчә алар югары көчле микродулкынлы керүне таләп итәләр.

微信图片 _20241106165804
微信图片 _20241106165823

Optгары оптик зыян бусагасы
LTOI оптик зыян бусагасы LNOIныкыннан икеләтә, сызыксыз кушымталарда өстенлек тәкъдим итә (һәм киләчәктә Coherent Perfect Absorption (CPO) кушымталары). Хәзерге оптик модуль көче литий ниобатка зыян китерергә мөмкин түгел.
Түбән Раман эффекты
Бу шулай ук ​​сызыксыз кушымталарга кагыла. Литий ниобат көчле Раман эффектына ия, ул Керр оптик ешлыклы тарак кушымталары кирәк булмаган Раман яктылыгына китерергә һәм көндәшлеккә ирешергә мөмкин, х-киселгән литий ниобат оптик ешлык таракларының солитон халәтенә килеп җитмәсен. LTOI ярдәмендә, Раман эффектын кристалл ориентация дизайны аша бастырырга мөмкин, бу LTOI солитон оптик ешлык тарак җитештерүгә ирешергә мөмкинлек бирә. Бу солитон оптик ешлык таракларын югары тизлекле модульаторлар белән монолит интеграцияләргә мөмкинлек бирә, LNOI белән ирешеп булмый.
◆ Ни өчен нечкә фильм Литий Танталат (LTOI) алдан искә алынмады?
Литий танталаты Кюри температурасы литий ниобатка караганда түбәнрәк (610 ° C, 1157 ° C). Гетероинтеграция технологиясе (XOI) үсеш алганчы, литий ниобат модульаторлары титан диффузиясе ярдәмендә җитештерелгән, бу 1000 ° C тан артык аннальләштерүне таләп итә, LTOI яраксыз итә. Ләкин, бүгенге модульатор формалаштыру өчен изолятор субстратларын һәм дулкынландыргыч эфирны куллануга күчү белән, 610 ° C Кюри температурасы җитәрлек түгел.
Th Нечкә фильм Литий Танталат (LTOI) Нечкә кино Литий Ниобатны (TFLN) алыштырырмы?
Хәзерге тикшеренүләргә нигезләнеп, LTOI пассив эш башкару, тотрыклылык, зур җитештерү бәясе өстенлекләрен тәкъдим итә, кимчелекләр юк. Ләкин, LTOI модуляция эшендә литий ниобаттан артмый, һәм LNOI белән тотрыклылык проблемалары билгеле чишелешләр. Аралашу DR модуллары өчен пассив компонентларга минималь ихтыяҗ бар (һәм кирәк булса кремний нитрид кулланырга мөмкин). Өстәвенә, вафер дәрәҗәсендәге эфир процессларын, гетероинтеграция техникасын, һәм ышанычлылыкны сынап карау өчен яңа инвестицияләр таләп ителә (литий ниобатны чыгарудагы кыенлык дулкын саклаучысы түгел, ә югары продуктлы вафин дәрәҗәсенә ирешү). Шуңа күрә, литий ниобатның урнашкан позициясе белән көндәш булу өчен, LTOIга өстәмә өстенлекләрне ачарга кирәк булырга мөмкин. Академик яктан, LTOI интеграль чип системалары өчен зур тикшеренү потенциалын тәкъдим итә, мәсәлән, октава-электро-оптик тараклар, PPLT, солитон һәм AWG дулкын озынлыгы бүлү җайланмалары, массив модульаторлар.


Пост вакыты: Ноябрь-08-2024