Нечкә пленкалы литий танталат (LTOI) материалы интеграцияләнгән оптика өлкәсендә мөһим яңа көч буларак барлыкка килә. Быел LTOI модуляторлары буенча берничә югары дәрәҗәдәге хезмәт бастырылган, Шанхай Микросистема һәм Мәгълүмати Технологияләр Институтыннан профессор Синь Оу тарафыннан бирелгән югары сыйфатлы LTOI пластиналары һәм Швейцариянең EPFL университетындагы профессор Киппенберг төркеме тарафыннан эшләнгән югары сыйфатлы дулкын үткәргечләрен гравюралау процесслары. Аларның уртак тырышлыклары гаҗәеп нәтиҗәләр күрсәтте. Моннан тыш, профессор Лю Лю җитәкчелегендәге Чжэцзян университеты һәм профессор Лончар җитәкчелегендәге Гарвард университеты тикшеренү төркемнәре дә югары тизлекле, югары тотрыклы LTOI модуляторлары турында хәбәр иттеләр.
Нечкә пленкалы литий ниобатының (LNOI) якын туганы буларак, LTOI литий ниобатының югары тизлекле модуляциясен һәм түбән югалту үзенчәлекләрен саклый, шул ук вакытта түбән бәя, түбән ике яклы сыну һәм фоторефракцион эффектларның кимүе кебек өстенлекләр бирә. Ике материалның төп үзенчәлекләрен чагыштыру түбәндә күрсәтелгән.
◆ Литий танталаты (LTOI) һәм Литий ниобаты (LNOI) арасындагы охшашлыклар
①Сыну күрсәткече:2.12 vs 2.21
Бу ике материалга нигезләнгән бер режимлы дулкын үткәргеч үлчәмнәренең, бөкләү радиусының һәм гомуми пассив җайланма зурлыкларының бик охшаш булуын аңлата, һәм аларның җепсел тоташтыру күрсәткечләре дә чагыштырмача. Яхшы дулкын үткәргеч белән ике материал да кертү югалтуына ирешә ала.<0.1 дБ/см. EPFL дулкынүткәргечнең югалтуы 5.6 дБ/м дип хәбәр итә.
②Электро-оптик коэффициент:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
Модуляция нәтиҗәлелеге ике материал өчен дә чагыштырырлык, модуляция Покельс эффектына нигезләнгән, бу югары үткәрүчәнлек мөмкинлеген бирә. Хәзерге вакытта LTOI модуляторлары бер юлда 400G җитештерүчәнлеккә ирешә ала, ә үткәрүчәнлек ешлыгы 110 ГГц тан артып китә.
③Тишек арасы:3.93 эВ vs 3.78 эВ
Ике материал да киң үтә күренмәле тәрәзәгә ия, алар күренмәледән инфракызыл дулкын озынлыкларына кадәр куллануны хуплый, элемтә полосаларында сеңдерү юк.
④Икенче тәртипле сызыклы булмаган коэффициент (d33):21:00/V vs 27:00/V
Әгәр икенче гармоник генерация (SHG), аерма ешлыгы генерациясе (DFG) яки сумма ешлыгы генерациясе (SFG) кебек сызыклы булмаган кушымталар өчен кулланылса, ике материалның конверсия нәтиҗәлелеге бик охшаш булырга тиеш.
◆ LTOI белән LNOI арасындагы бәя өстенлеге
①Вафли әзерләү бәясе түбәнрәк
LNOI катламнарны аеру өчен He ион имплантациясен таләп итә, аның ионлашу нәтиҗәлелеге түбән. Киресенчә, LTOI аеру өчен SOI кебек H ион имплантациясен куллана, аның деламинация нәтиҗәлелеге LNOIга караганда 10 тапкырдан артык югарырак. Бу 6 дюймлы пластиналар өчен бәяләрнең сизелерлек аермасына китерә: 300 доллар һәм 2000 доллар, бу чыгымнарны 85% ка киметә.
②Ул инде кулланучы электроникасы базарында акустик фильтрлар өчен киң кулланыла.(Ел саен 750,000 берәмлек, Samsung, Apple, Sony һ.б. куллана).
◆ LTOI белән LNOI арасындагы эшчәнлек өстенлекләре
①Азрак материал кимчелекләре, көчсезрәк фоторефракцион эффект, күбрәк тотрыклылык
Башта LNOI модуляторлары еш кына тайпылыш ноктасы дрейфын күрсәтә иде, бу, нигездә, дулкын үткәргеч интерфейсындагы җитешсезлекләр аркасында заряд туплану аркасында була иде. Әгәр дә эшкәртелмәсә, бу җайланмаларның тотрыклануы бер көнгә кадәр вакыт алырга мөмкин иде. Ләкин бу мәсьәләне хәл итү өчен төрле ысуллар эшләнде, мәсәлән, металл оксиды каплавы, субстрат поляризациясе һәм җылыту, бу проблеманы хәзер күбесенчә җайга салырга мөмкинлек бирә.
Киресенчә, LTOI материал кимчелекләренең азрак булуын күрсәтә, бу исә дрейф күренешләрен сизелерлек киметә. Өстәмә эшкәртү булмаса да, аның эшләү ноктасы чагыштырмача тотрыклы булып кала. Охшаш нәтиҗәләр EPFL, Гарвард һәм Чжэцзян университеты тарафыннан хәбәр ителде. Ләкин чагыштыруда еш кына эшкәртелмәгән LNOI модуляторлары кулланыла, бу тулысынча гадел булмаска мөмкин; эшкәртү белән ике материалның да эшчәнлеге охшаш булырга мөмкин. Төп аерма LTOI өчен өстәмә эшкәртү адымнарының азрак булуында.
②Түбән бер яклы сыну: 0,004 vs 0,07
Литий ниобатының (LNOI) югары икеләтә сыну кайвакыт кыен булырга мөмкин, бигрәк тә дулкынүткәргеч бөгелүләре режим тоташуына һәм режим гибридизациясенә китерергә мөмкин. Нечкә LNOIда дулкынүткәргечтәге бөгелү өлешчә TE яктылыгын TM яктылыгына әйләндерә ала, бу фильтрлар кебек кайбер пассив җайланмаларны ясауны катлауландыра.
LTOI белән түбән ике яклы сыну бу проблеманы бетерә, бу югары җитештерүчәнлекле пассив җайланмалар эшләүне җиңеләйтә ала. EPFL шулай ук күренекле нәтиҗәләр турында хәбәр итте, LTOIның түбән ике яклы сынуын һәм модларны кисешү булмавын кулланып, киң спектр диапазонында яссы дисперсия белән идарә итү белән ультра киң спектрлы электро-оптик ешлыклы тарак генерациясенә ирешү өчен. Нәтиҗәдә, 2000 дән артык тарак сызыгы булган 450 нм тарак полосасы барлыкка килде, бу литий ниобаты белән ирешеп була торганнан берничә тапкыр зуррак. Керр оптик ешлыклы тараклар белән чагыштырганда, электро-оптик тараклар бусагасыз һәм тотрыклырак булу өстенлеген тәкъдим итә, гәрчә аларга югары куәтле микродулкынлы керү кирәк булса да.
③Оптик зыянның югарырак чигенә
LTOI оптик зыян чиге LNOI белән чагыштырганда ике тапкыр югарырак, бу сызыклы булмаган кушымталарда (һәм киләчәктә когерент камил абсорбция (CPO) кушымталарында) өстенлек бирә. Хәзерге оптик модуль көч дәрәҗәләре литий ниобатка зыян китермәячәк кебек.
④Түбән Раман эффекты
Бу шулай ук сызыклы булмаган кушымталарга да кагыла. Литий ниобаты көчле Раман эффектына ия, ул Керр оптик ешлык тарагы кушымталарында теләмәгән Раман яктылык генерациясенә китерергә һәм көндәшлекне арттырырга мөмкин, x-киселгән литий ниобаты оптик ешлык тарагының солитон халәтенә җитүенә комачаулый. LTOI белән Раман эффектын кристалл ориентациясе дизайны ярдәмендә бастырырга мөмкин, бу x-киселгән LTOIга солитон оптик ешлык тарагы генерациясенә ирешергә мөмкинлек бирә. Бу солитон оптик ешлык тарагының югары тизлекле модуляторлар белән монолит интеграциясен тәэмин итә, бу LNOI белән мөмкин түгел.
◆ Ни өчен юка пленкалы литий танталаты (LTOI) турында элегрәк искә алынмаган?
Литий танталатының Кюри температурасы литий ниобатка караганда түбәнрәк (610°C vs. 1157°C). Гетероинтеграция технологиясе (XOI) үсеш алганчы, литий ниобаты модуляторлары титан диффузиясе ярдәмендә җитештерелә иде, бу 1000°C тан югары температурада җылытуны таләп итә, бу LTOIны яраксыз итә. Ләкин, бүгенге көндә модулятор формалаштыру өчен изолятор субстратлары һәм дулкын үткәргечләрен куллануга күчү белән, 610°C Кюри температурасы җитәрлек.
◆ Нечкә пленкалы литий танталаты (LTOI) нечкә пленкалы литий ниобатын (TFLN) алыштырачакмы?
Хәзерге тикшеренүләргә нигезләнеп, LTOI пассив эшчәнлек, тотрыклылык һәм зур күләмле җитештерү бәясе буенча өстенлекләр тәкъдим итә, күренекле кимчелекләр юк. Шулай да, LTOI модуляция эшчәнлегендә литий ниобатын узып китми, һәм LNOI белән тотрыклылык мәсьәләләренең билгеле чишелешләре бар. Элемтә DR модульләре өчен пассив компонентларга ихтыяҗ минималь (һәм кирәк булса, кремний нитриды кулланылырга мөмкин). Моннан тыш, пластина дәрәҗәсендәге эшкәртү процессларын, гетероинтеграция техникаларын һәм ышанычлылыкны сынауны яңадан торгызу өчен яңа инвестицияләр кирәк (литий ниобатын эшкәртү белән бәйле кыенлык дулкын үткәргечтә түгел, ә югары нәтиҗәле пластина дәрәҗәсендәге эшкәртүгә ирешүдә иде). Шуңа күрә, литий ниобатының билгеләнгән позициясе белән көндәшлек итү өчен, LTOIга өстәмә өстенлекләрне ачыкларга кирәк булырга мөмкин. Ләкин академик яктан, LTOI октава киңлегендәге электро-оптик тараклар, PPLT, солитон һәм AWG дулкын озынлыгын бүлү җайланмалары һәм массив модуляторлары кебек интеграцияләнгән чип системалары өчен зур тикшеренү потенциалы тәкъдим итә.
Бастырып чыгару вакыты: 2024 елның 8 ноябре