Lithium tantalate fîlima nazik (LTOI): Materyalê Stêrka Paşê ji bo Modulatorên Leza Bilind?

Materyalên lîtium tantalate (LTOI) di warê optîka yekbûyî de wekî hêzek nû ya girîng derdikeve pêş. Di vê salê de, gelek xebatên asta bilind ên li ser modulatorên LTOI hatine weşandin, bi waferên LTOI-yên kalîteya bilind ên ku ji hêla Profesor Xin Ou ve ji Enstîtuya Mîkrosîstem û Teknolojiya Agahdariyê ya Shanghai ve hatî peyda kirin, û pêvajoyên guheztina pêlên kalîteya bilind ên ku ji hêla koma Profesor Kippenberg li EPFL ve hatî pêşve xistin. , Swîsre. Hewldanên wan ên hevpar encamên berbiçav nîşan dan. Wekî din, tîmên lêkolînê yên ji Zanîngeha Zhejiang bi serokatiya Profesor Liu Liu û Zanîngeha Harvard bi serokatiya Profesor Loncar jî li ser modulatorên LTOI-ya bilez û bi îstîqrara bilind ragihandine.

Wekî xizmek nêzîk a lîtium niobate fîlima nazik (LNOI), LTOI modulasyona bilez û kêm-wendabûna taybetmendiyên lîtium niobate diparêze û di heman demê de avantajên wekî lêçûnek kêm, kêmbûna durûxandinê, û bandorên fotorefraksiyonê yên kêm pêşkêşî dike. Berhevokek taybetmendiyên sereke yên du materyalan li jêr tê pêşkêş kirin.

微信图片_20241106164015

◆ Wekheviyên di navbera Lithium Tantalate (LTOI) û Lithium Niobate (LNOI)
Indeksa Refractionê:2,12 ber 2,21
Ev tê vê wateyê ku pîvanên rêberiya pêlê yek-modê, tîrêjê bendkirinê, û mezinahiyên cîhaza pasîf ên hevpar ên ku li ser bingeha her du materyalan têne çêkirin, pir dişibin hev, û performansa hevgirtina fîberê ya wan jî berawirdî ye. Bi xêzkirina pêlêkêş a baş, her du materyal dikarin windahiyek têketinê bi dest bixin<0,1 dB/cm. EPFL windabûna pêlekê ya 5,6 dB/m radigihîne.

Rêjeya elektro-optîk:30.5 pm/V ber 30.9 pm/V
Karbidestiya modulasyonê ji bo her du materyalan re hevber e, digel modulasyonê ku li ser bingeha bandora Pockels-ê ye, rê dide berfirehiya bilind. Heya nuha, modulatorên LTOI dikarin 400G performansa her rêyê bi dest bixin, bi bandfirehiya ku ji 110 GHz zêdetir e.

微信图片_20241106164942
微信图片_20241106165200

Bandgap:3,93 eV ber 3,78 eV
Her du materyal xwedan pencereyek zelal a fireh in, ku ji dirêjahiya pêlên xuya heya infrasor piştgirî dikin, bêyî ku di bandên ragihandinê de vegirtin.

Rêjeya Duyemîn Rêjeya Nexşeyî (d33):21 êvarî/V beramberî 27 êvarî/V
Ger ji bo serîlêdanên nehêl ên wekî nifşa ahenga duyemîn (SHG), hilberîna ferqa-frequency (DFG), an hilberîna pirjimar-frequency (SFG) were bikar anîn, divê karîgeriyên veguheztinê yên her du materyalan pir dişibin hev.

◆ Avantaja lêçûn a LTOI li hember LNOI
Mesrefa Amadekirina Waferê ya Kêmtir
LNOI ji bo veqetandina qatê, ku xwedan karîgeriya ionîzasyonê kêm e, pêvekirina He ion hewce dike. Berevajî vê, LTOI ji bo veqetandinê, wekî SOI-ê, bi karîgeriyek delamînasyonê 10 carî ji LNOI-ê pirtir pêvekirina H ion bikar tîne. Ev ji bo waferên 6-inch cûdahiyek bihayê girîng encam dide: 300 $ li hember 2000 $, kêmkirina lêçûnek% 85.

微信图片_20241106165545

Ew jixwe di bazara elektronîk a xerîdar de ji bo fîlterên akustîk bi berfirehî tê bikar anîn(Salê 750,000 yekîneyên, ji hêla Samsung, Apple, Sony, hwd. ve têne bikar anîn).

微信图片_20241106165539

◆ Awantajên Performansê yên LTOI li hember LNOI
Kêm kêmasiyên materyalê, Bandora wêne-refraktîf a qels, bêtir îstîqrar
Di destpêkê de, modulatorên LNOI bi gelemperî drifta xala bias nîşan didin, di serî de ji ber berhevkirina bargiraniyê ku ji ber kêmasiyên di navbeyna rêberiya pêlê de çêdibe. Ger neyê derman kirin, dibe ku van amûran rojekê bidomînin ku aram bibin. Lêbelê, rêbazên cûrbecûr ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê hatin pêşve xistin, wekî karanîna pêlava oksîdê metal, polarîzasyona substratê, û helandin, ku vê pirsgirêkê bi gelemperî naha rêve dibe.
Berevajî vê, LTOI kêm kêmasiyên maddî hene, ku dibe sedema kêmbûna diyardeyên dravê. Tewra bêyî pêvajoyek zêde, xala xebitandina wê bi domdarî aram dimîne. Encamên bi vî rengî ji hêla EPFL, Harvard, û Zanîngeha Zhejiang ve hatine ragihandin. Lêbelê, berhevok bi gelemperî modulatorên LNOI-ê yên nehatî derman kirin bikar tîne, ku dibe ku bi tevahî ne adil be; bi pêvajoyê re, performansa her du materyalan îhtîmalek wekhev e. Cûdahiya sereke di LTOI de ye ku kêmtir gavên pêvajoyê yên din hewce dike.

微信图片_20241106165708

Dijrengiya Jêrîn: 0,004 ber 0,07
Dubarebûna bilind a niobate lîtium (LNOI) carinan dibe ku dijwar be, nemaze ji ber ku bendavên pêlkêş dikare bibe sedema hevgirtina modê û hîbrîdîzasyona modê. Di LNOI-ya zirav de, bendek di rêvebirê pêlê de dikare qismî ronahiya TE veguherîne ronahiya TM, çêkirina hin amûrên pasîf, mîna fîlteran, tevlihev dike.
Bi LTOI re, dubendiya jêrîn vê pirsgirêkê ji holê radike, potansiyel pêşvexistina amûrên pasîf ên bi performansa bilind hêsantir dike. EPFL di heman demê de encamên berbiçav rapor kir, bi karanîna dubendiya kêm a LTOI û nebûna derbasbûna modê ji bo bidestxistina hilberîna frekansa elektro-optîkî ya ultra-berfireh bi kontrolkirina belavbûna guncan di nav rêzek spektral de. Vê yekê di encamê de bandfirehiya 450 nm ya bi heybet bi zêdetirî 2000 xetên komê re, çend caran ji ya ku bi niobate lîtium dikare were bidestxistin mezintir e. Li gorî kelûpelên frekansa optîkî yên Kerr, komikên elektro-optîkî feydeya bê bend û aramtir peyda dikin, her çend ew hewceyê têketinek mîkro-hêza bilind in.

微信图片_20241106165804
微信图片_20241106165823

Tîrêja Ziyana Optîk a Bilind
Rêjeya zirara optîkî ya LTOI du caran ji ya LNOI ye, di serîlêdanên nehêlî de (û serîlêdanên potansiyel ên paşerojê yên Koherent Perfect Absorption (CPO) de avantajek peyda dike). Astên hêza modula optîkî ya heyî ne mimkûn e ku zirarê bide niobate lîtium.
Bandora Raman ya Kêm
Ev jî bi serîlêdanên nehêle ve girêdayî ye. Lithium niobate xwedan bandorek Raman a bihêz e, ku di sepanên kemîna frekansa optîkî ya Kerr de dikare bibe sedema hilberîna ronahiya Raman a nedilxwaz û pêşbaziyê bi dest bixe, rê li ber ku komikên frekansa optîkî yên lîtium niobate x-birrîn bigihîje rewşa soliton. Bi LTOI re, bandora Raman dikare bi sêwirana rêgeziya krîstal ve were tepisandin, ku destûrê dide x-cut LTOI ku bigihîje hilberîna frekansa optîkî ya soliton. Ev yek yekparebûna yekparebûna frekansa optîkî ya soliton bi modulatorên leza bilind re gengaz dike, serkeftinek ku bi LNOI re nayê bidestxistin.
◆ Çima Berê behsa Fîlma Lithium Tantalate (LTOI) nehat kirin?
Lithium tantalate germahiya Curie ji lîtium niobate kêmtir e (610°C beramberî 1157°C). Berî pêşkeftina teknolojiya heteroentegrasyonê (XOI), modulatorên niobate yên lîtium bi karanîna belavkirina titaniumê hatin çêkirin, ku hewce dike ku li ser 1000 °C were rijandin, ku LTOI neguncaw dike. Lêbelê, digel guheztina îroyîn a ber bi karanîna substratên însulatorê û xêzkirina pêlkêşê ji bo damezrandina modulatorê, germahiya Curie ya 610 °C ji têrtir e.
◆ Gelo Fîlma Nazik Lithium Tantalate (LTOI) Dê Şûna Fîlma Nazik Lithium Niobate (TFLN) bigire?
Li ser bingeha lêkolîna heyî, LTOI di performansa pasîf, aramî, û lêçûna hilberîna mezin de, bêyî kêmasiyên diyar, feydeyan pêşkêşî dike. Lêbelê, LTOI di performansa modulasyonê de ji niobate lîtium derbas nabe, û pirsgirêkên aramiyê bi LNOI re çareseriyên naskirî ne. Ji bo modulên DR-ya ragihandinê, daxwazek hindiktirîn ji bo pêkhateyên pasîf heye (û ger hewce be nitride silicon dikare were bikar anîn). Wekî din, veberhênanên nû hewce ne ku ji bo ji nû ve sazkirina pêvajoyên etching-asta wafer, teknîkên heteroentegrasyonê, û ceribandina pêbaweriyê (zehmetiya bi etching niobate lîtium ne rêberiya pêlê bû, lê gihîştina etching-asta wafer-a-hilberîna bilind). Ji ber vê yekê, ji bo ku bi pozîsyona damezrandî ya lîtium niobate re pêşbaziyê bike, dibe ku LTOI hewce bike ku avantajên din derxe holê. Lêbelê, ji hêla akademîkî ve, LTOI potansiyela lêkolînê ya girîng ji bo pergalên li ser-çîpê yên yekbûyî, yên wekî octave-spanning combs elektro-optic, PPLT, soliton û AWG cîhazên dabeşkirina dirêjahiya pêlê, û modulatorên rêzê pêşkêşî dike.


Dema şandinê: Nov-08-2024