Жұқа пленкалы литий танталат (LTOI) материалы интеграцияланған оптика саласында маңызды жаңа күш ретінде пайда болады. Биылғы жылы LTOI модуляторлары бойынша бірнеше жоғары деңгейлі жұмыстар жарияланды, оларда Шанхай микрожүйе және ақпараттық технологиялар институтының профессоры Синь Оу ұсынған жоғары сапалы LTOI пластиналары және EPFL-дегі профессор Киппенберг тобы әзірлеген жоғары сапалы толқындық сызу процестері бар. , Швейцария. Олардың бірлескен әрекеттері әсерлі нәтижелер көрсетті. Сонымен қатар, профессор Лю Лю басқаратын Чжэцзян университетінің және профессор Лонкар басқаратын Гарвард университетінің зерттеу топтары да жоғары жылдамдықты, тұрақты LTOI модуляторлары туралы хабарлады.
Жұқа қабықшалы литий ниобатының (LNOI) жақын туысы ретінде LTOI литий ниобатының жоғары жылдамдықты модуляциясы мен аз шығынды сипаттамаларын сақтайды, сонымен қатар төмен баға, төмен қос сыну және фоторефрактивтік әсерлерді азайту сияқты артықшылықтарды ұсынады. Төменде екі материалдың негізгі сипаттамаларын салыстыру берілген.
◆ Литий танталаты (LTOI) мен литий ниобаты (LNOI) арасындағы ұқсастықтар
①Сыну көрсеткіші:2.12 қарсы 2.21
Бұл екі материалға негізделген бір режимді толқын өткізгіш өлшемдерінің, иілу радиусының және жалпы пассивті құрылғы өлшемдерінің өте ұқсас екенін және олардың талшықты біріктіру өнімділігі де салыстырмалы екенін білдіреді. Толқынбағдарламасының жақсы оюмен екі материал да кірістіру жоғалуына қол жеткізе алады<0,1 дБ/см. EPFL 5,6 дБ/м толқындық жоғалту туралы хабарлайды.
②Электроптикалық коэффициент:30,5 pm/V қарсы 30,9 pm/V
Модуляция тиімділігі екі материал үшін де салыстырылады, модуляция Pockels әсеріне негізделген, бұл жоғары өткізу қабілеттілігіне мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта LTOI модуляторлары өткізу қабілеттілігі 110 ГГц-тен асатын жолақтағы өнімділікке 400G жетуге қабілетті.
③Жолақ:3,93 эВ қарсы 3,78 эВ
Екі материалдың да көрінетін толқын ұзындығынан инфрақызыл толқын ұзындығына дейінгі қолданбаларды қолдайтын кең мөлдір терезесі бар, байланыс жолақтарында сіңірілмейді.
④Екінші ретті сызықтық емес коэффициент (d33):21 сағат/В және 27 сағат/В
Екінші гармоникалық генерация (SHG), айырмашылық жиілігін генерациялау (DFG) немесе жиынтық жиілікті генерациялау (SFG) сияқты сызықты емес қолданбалар үшін пайдаланылса, екі материалдың түрлендіру тиімділігі өте ұқсас болуы керек.
◆ LTOI мен LNOI құнының артықшылығы
①Вафельді дайындау құнының төмендеуі
LNOI қабаттарды бөлу үшін He ионының имплантациясын қажет етеді, оның иондану тиімділігі төмен. Керісінше, LTOI бөлу үшін SOI-ге ұқсас H ионының имплантациясын пайдаланады, деламинация тиімділігі LNOI-ден 10 есе жоғары. Бұл 6 дюймдік пластиналар үшін бағаның айтарлықтай айырмашылығына әкеледі: 300 долларға қарсы 2000 доллар, шығындар 85% төмендейді.
②Ол қазірдің өзінде акустикалық сүзгілер үшін тұрмыстық электроника нарығында кеңінен қолданылады(Жыл сайын 750 000 бірлік, Samsung, Apple, Sony және т.б. пайдаланады).
◆ LTOI және LNOI өнімділігінің артықшылықтары
①Материалдық ақаулар аз, фоторефракциялық әсер әлсіз, тұрақтылық
Бастапқыда LNOI модуляторлары көбінесе толқын өткізгіш интерфейсіндегі ақаулардан туындаған зарядтардың жинақталуына байланысты ауытқу нүктелерінің дрейфін көрсетті. Емделмеген жағдайда бұл құрылғылардың тұрақтануы бір күнге созылуы мүмкін. Дегенмен, бұл мәселені шешу үшін әртүрлі әдістер әзірленді, мысалы, металл оксидінің қаптамасын пайдалану, субстратты поляризациялау және күйдіру, бұл мәселені қазір шешуге болады.
Керісінше, LTOI-де материалдық ақаулар аз, бұл дрейф құбылыстарын айтарлықтай азайтады. Қосымша өңдеу болмаса да, оның жұмыс нүктесі салыстырмалы түрде тұрақты болып қалады. Ұқсас нәтижелер туралы EPFL, Гарвард және Чжэцзян университеттері хабарлады. Дегенмен, салыстыру жиі өңделмеген LNOI модуляторларын пайдаланады, бұл мүлдем әділ болмауы мүмкін; өңдеу кезінде екі материалдың өнімділігі ұқсас болуы мүмкін. Негізгі айырмашылық азырақ қосымша өңдеу қадамдарын талап ететін LTOI-де жатыр.
②Төменгі қос сыну: 0,004 қарсы 0,07
Литий ниобатының (LNOI) жоғары қос сынуы кейде қиын болуы мүмкін, әсіресе толқын өткізгіштің иілісі режимнің қосылуын және гибридизацияны тудыруы мүмкін. Жұқа LNOI-де толқын өткізгіштегі иілу TE жарығын TM жарығына ішінара түрлендіруі мүмкін, бұл сүзгілер сияқты кейбір пассивті құрылғыларды жасауды қиындатады.
LTOI көмегімен төменгі қос сыну бұл мәселені жояды, бұл өнімділігі жоғары пассивті құрылғыларды жасауды жеңілдетеді. EPFL сонымен қатар кең спектрлік диапазон бойынша тегіс дисперсиялық бақылаумен ультра кең спектрлі электро-оптикалық жиілікті тарақты генерациялауға қол жеткізу үшін LTOI-нің төмен қос сынуын және режимдер бойынша қиылысудың жоқтығын пайдалана отырып, елеулі нәтижелерді хабарлады. Бұл литий ниобаты арқылы қол жеткізуге болатыннан бірнеше есе үлкен, 2000-нан астам тарақ сызығы бар әсерлі 450 нм тарақ өткізу қабілетіне әкелді. Керр оптикалық жиілік тарақтарымен салыстырғанда, электрооптикалық тарақтардың артықшылығы шексіз және тұрақтырақ, бірақ олар жоғары қуатты микротолқынды кірісті қажет етеді.
③Оптикалық зақымдану шегі
LTOI оптикалық зақымдану шегі LNOI шамасынан екі есе жоғары, бұл сызықты емес қолданбаларда (және ықтимал болашақ когерентті тамаша сіңіру (CPO) қолданбаларында) артықшылық береді. Ағымдағы оптикалық модуль қуат деңгейлерінің литий ниобатына зақым келтіруі екіталай.
④Төмен Раман әсері
Бұл сызықтық емес қолданбаларға да қатысты. Литий ниобаты күшті Раман эффектісіне ие, ол Керр оптикалық жиілік тарақ қолданбаларында қажетсіз Раман сәулесінің пайда болуына және бәсекелестікке әкелуі мүмкін, бұл x-кесілген литий ниобаты оптикалық жиілік тарақтарының солитон күйіне жетуіне жол бермейді. LTOI көмегімен Раман эффектісін кристалды бағдарлау дизайны арқылы басуға болады, бұл x-cut LTOI-ге солитондық оптикалық жиілікті тарақты генерациялауға мүмкіндік береді. Бұл солитондық оптикалық жиілік тарақтарын жоғары жылдамдықты модуляторлармен монолитті біріктіруге мүмкіндік береді, бұл LNOI-де қол жеткізу мүмкін емес.
◆ Неліктен жұқа үлбірлі литий танталат (LTOI) туралы бұрын айтылмаған?
Литий танталатының Кюри температурасы литий ниобатына қарағанда төмен (610°C және 1157°C). Гетероинтеграция технологиясын (XOI) дамытпай тұрып, литий ниобаты модуляторлары титан диффузиясы арқылы өндірілді, ол 1000°C жоғары температурада күйдіруді қажет етеді, бұл LTOI жарамсыз етеді. Дегенмен, модуляторды қалыптастыру үшін оқшаулағыш субстраттарды және толқын өткізгіштік оюды қолдануға бүгінгі ауысумен 610 ° C Кюри температурасы жеткілікті.
◆ Жұқа үлбірлі литий танталат (LTOI) жұқа үлбірлі литий ниобат (TFLN) алмастыра ма?
Ағымдағы зерттеулерге сүйене отырып, LTOI пассивті өнімділік, тұрақтылық және ауқымды өндіріс құны бойынша артықшылықтарды ұсынады, ешқандай кемшіліктері жоқ. Дегенмен, LTOI модуляция өнімділігі бойынша литий ниобатынан асып түспейді және LNOI-мен тұрақтылық мәселелері белгілі шешімдерге ие. Байланыс DR модульдері үшін пассивті компоненттерге ең аз сұраныс бар (және қажет болған жағдайда кремний нитриді пайдаланылуы мүмкін). Сонымен қатар, вафли деңгейіндегі ою процестерін, гетероинтеграция әдістерін және сенімділікті сынауды қалпына келтіру үшін жаңа инвестициялар қажет (литий ниобатпен өңдеудің қиындығы толқындық бағыттаушы емес, вафли деңгейіндегі жоғары өнімділікке қол жеткізу болды). Сондықтан, литий ниобатының белгіленген позициясымен бәсекелесу үшін LTOI қосымша артықшылықтарды ашу қажет болуы мүмкін. Академиялық тұрғыдан алғанда, LTOI октавалық электр-оптикалық тарақтар, PPLT, солитон және AWG толқын ұзындығын бөлу құрылғылары және массив модуляторлары сияқты біріктірілген чипті жүйелер үшін маңызды зерттеу әлеуетін ұсынады.
Жіберу уақыты: 08 қараша 2024 ж