Pêşkêş
Bi îlhama serkeftina çerxên entegre yên elektronîkî (EIC), qada çerxên entegre yên fotonîk (PIC) ji destpêka xwe di sala 1969an de ve pêş dikeve. Lêbelê, berevajî EICan, pêşxistina platformek gerdûnî ku dikare piştgiriyê bide sepanên fotonîk ên cihêreng hîn jî dijwariyek mezin e. Ev gotar teknolojiya Lîtyûm Nîobat li ser Îzolatorê (LNOI) ya nû vedikole, ku bi lez û bez bûye çareseriyek sozdar ji bo PICên nifşê pêşerojê.
Bilindbûna Teknolojiya LNOI
Lîtyûm nîobat (LN) demek dirêj e ku wekî materyalek sereke ji bo sepanên fotonîk tê nasîn. Lêbelê, tenê bi hatina LNOI-ya fîlma zirav û teknîkên çêkirinê yên pêşkeftî potansiyela wê ya tevahî hate vekirin. Lêkolîneran bi serkeftî rêberên pêlên girê yên windabûna pir kêm û mîkrorezonatorên Q-ya pir bilind li ser platformên LNOI nîşan dane [1], ku ev yek gavek girîng di fotonîkên entegre de nîşan dide.
Avantajên Sereke yên Teknolojiya LNOI
- Windabûna optîkî ya pir kêm(bi qasî 0.01 dB/cm kêm)
- Strukturên nanofotonîk ên bi kalîte bilind
- Piştgiriya ji bo pêvajoyên optîkî yên ne-xêzik ên cihêreng
- Mîhengkirina elektro-optîk (EO) ya yekbûyî
Pêvajoyên Optîkî yên Ne-xêzik li ser LNOI
Strukturên nanofotonîk ên performansa bilind ên li ser platforma LNOI hatine çêkirin, rê didin pêkanîna pêvajoyên optîkî yên ne-xêzik ên sereke bi karîgeriyek berbiçav û hêza pompê ya herî kêm. Pêvajoyên nîşankirî ev in:
- Nifşa Harmonîk a Duyemîn (SHG)
- Çêkirina Frekansa Komkirî (SFG)
- Çêkirina Frekansa Cûdahiyê (DFG)
- Veguherîna Daketî ya Parametrîk (PDC)
- Tevlihevkirina Çar-Pêlan (FWM)
Ji bo baştirkirina van pêvajoyan gelek şêwazên hevahengkirina qonaxan hatine bicîhkirin, ku LNOI wekî platformek optîkî ya ne-xêzik a piralî saz dikin.
Amûrên Entegre yên Elektro-Optîkî yên Mîhengbar
Teknolojiya LNOI her wiha rê li ber pêşxistina rêzek fireh ji cîhazên fotonîk ên çalak û pasîf ên mîhengbar vekiriye, wek:
- Modulatorên optîkî yên bilez
- PIC-ên pirfonksiyonel ên ji nû ve mîhengbar
- Şaneyên frekansê yên mîhengkirî
- Kanîyên mîkro-optomekanîkî
Ev cîhaz taybetmendiyên EO yên xwerû yên lîtyûm nîobatê bikar tînin da ku kontrola rastîn û bilez a sînyalên ronahiyê bi dest bixin.
Bikaranînên Pratîkî yên Fotonîka LNOI
PIC-ên li ser bingeha LNOI niha di hejmareke zêde ya sepanên pratîkî de têne bikar anîn, di nav de:
- Veguherînerên mîkropêlê bo optîkî
- Sensorên optîkî
- Spektrometreyên li ser çîpê
- Şaneyên frekansa optîkî
- Sîstemên telekomunîkasyonê yên pêşketî
Ev sepan potansiyela LNOI nîşan didin ku bi performansa pêkhateyên optîk ên girseyî re li hev bike, di heman demê de bi rêya çêkirina fotolîtografîk çareseriyên pîvanbar û teserûfa enerjiyê pêşkêş dikin.
Pirsgirêkên Niha û Rêwerzên Pêşerojê
Tevî pêşketina xwe ya hêvîdar, teknolojiya LNOI bi çend astengiyên teknîkî re rû bi rû ye:
a) Kêmkirina Zêdetir a Windabûna Optîkî
Windabûna rêberê pêlê ya niha (0.01 dB/cm) hîn jî ji sînorê vegirtina materyalê rêzek mezinahî bilindtir e. Ji bo kêmkirina xavbûna rûberê û kêmasiyên têkildarî vegirtinê, pêşketinên di teknîkên perçekirina îyonan û nanoçêkirinê de hewce ne.
b) Kontrola Geometrîya Rêbernameya Pêlan a Baştirkirî
Çalakkirina rêberên pêlên bin-700 nm û valahiyên girêdanê yên bin-2 μm bêyî ku dubarekirinê feda bike an jî windabûna belavbûnê zêde bike, ji bo dendika entegrasyonê ya bilindtir girîng e.
c) Zêdekirina Karîgeriya Couplingê
Her çend fîberên konîk û veguherînerên modê dibin alîkar ku karîgeriya bilind a girêdanê were bidestxistin jî, pêçandinên dij-refleks dikarin refleksên navrûya hewa-materyalê bêtir kêm bikin.
d) Pêşxistina Pêkhateyên Polarîzasyona Kêm-Windabûnê
Amûrên fotonîk ên bêhesas ên li ser LNOI girîng in, û pêkhateyên ku bi performansa polarîzatorên cîhê azad re li hev dikin hewce dikin.
e) Entegrasyona Elektronîkên Kontrolê
Bi bandor entegrekirina elektronîkên kontrolê yên di asta mezin de bêyî xirabkirina performansa optîkî rêgezek lêkolînê ya sereke ye.
f) Endezyariya Berawirdkirina Qonax û Belavbûnê ya Pêşketî
Şêwekirina domainê ya pêbawer di çareseriya sub-mîkron de ji bo optîkên ne-xêzik girîng e lê li ser platforma LNOI teknolojiyek negihîştî dimîne.
g) Tezmînata ji bo kêmasiyên çêkirinê
Teknîkên ji bo kêmkirina guhertinên qonaxê yên ji ber guhertinên hawîrdorê an jî guherînên çêkirinê ji bo bicihkirina cîhana rastîn girîng in.
h) Hevgirêdana Pir-Çîp a Bi Bandor
Ji bo ku ji sînorên entegrasyona yek-waferê wêdetir biçin, çareserkirina hevberdana bi bandor a di navbera gelek çîpên LNOI de pêdivî ye.
Entegrasyona Monolîtîk a Pêkhateyên Çalak û Pasîf
Pirsgirêkek sereke ji bo LNOI PIC-an entegrasyona monolîtîk a lêçûn-bandor a pêkhateyên çalak û pasîf e wekî:
- Lazer
- Detektor
- Veguherînerên dirêjahiya pêlê yên ne-xêzî
- Modulator
- Multiplekser/Demultiplekser
Stratejiyên heyî ev in:
a) Dopkirina Iyonê ya LNOI:
Dopkirina bijartî ya îyonên çalak nav herêmên diyarkirî dikare bibe sedema çavkaniyên ronahiyê yên li ser çîpê.
b) Girêdan û Entegrasyona Nehevseng:
Girêdana PIC-ên LNOI yên pasîf ên pêş-çêkirî bi tebeqeyên LNOI yên dopkirî an lazerên III-V rêyek alternatîf peyda dike.
c) Çêkirina Wafera LNOI ya Hîbrîd a Çalak/Pasîf:
Rêbazek nûjen girêdana waferên LN yên dopkirî û nedopkirî berî perçekirina îyonê vedihewîne, ku di encamê de waferên LNOI bi herêmên hem çalak û hem jî pasîf çêdibin.
Wêne 1têgeha PIC-ên çalak/pasîf ên hîbrîd ên entegre nîşan dide, ku tê de pêvajoyek lîtografîk a yekane hevrêzkirin û entegrasyona bênavber a her du celeb pêkhateyan gengaz dike.
Entegrasyona Fotodetektoran
Entegrasyona fotodetektoran di nav PIC-ên li ser bingeha LNOI-ê de gaveke din a girîng e ber bi pergalên bi tevahî fonksiyonel ve. Du rêbazên sereke di bin lêkolînê de ne:
a) Entegrasyona Nehevseng:
Nanostruktûrên nîvconductor dikarin bi awayekî demkî bi rêberên pêlên LNOI ve werin girêdan. Lêbelê, başkirinên di karîgeriya tespîtkirinê û pîvanbariyê de hîn jî hewce ne.
b) Veguherîna Dirêjahiya Pêlan a Ne-xêzik:
Taybetmendiyên ne-xêzik ên LN-ê dihêlin ku frekans di nav rêberên pêlan de were veguheztin, ku dihêle ku fotodetektorên silîkonê yên standard bêyî ku dirêjahiya pêlê ya xebitandinê çi be werin bikar anîn.
Xelasî
Pêşveçûna bilez a teknolojiya LNOI pîşesaziyê nêzîkî platformek PIC ya gerdûnî dike ku dikare ji bo rêzek berfireh a serîlêdanan xizmet bike. Bi çareserkirina pirsgirêkên heyî û pêşvebirina nûbûnên di entegrasyona monolîtîk û detektorê de, PIC-ên li ser bingeha LNOI xwedî potansiyel in ku di warên wekî telekomunîkasyon, agahdariya kûantûm û hîskirinê de şoreşek çêbikin.
LNOI soza pêkanîna vîzyona demdirêj a PIC-ên pîvanbar digire, ku bi serkeftin û bandora EIC-an re li hev bike. Hewldanên berdewam ên R&D-ê - wekî yên ji Platforma Pêvajoya Fotonîkê ya Nanjing û Platforma Sêwirana XiaoyaoTech - dê di şekildana pêşeroja fotonîkê ya entegre û vekirina îmkanên nû li seranserê warên teknolojiyê de pir girîng bin.
Dema weşandinê: 18ê Tîrmehê-2025