Materjal tat-tantalat tal-litju (LTOI) b'film irqiq qed joħroġ bħala forza ġdida sinifikanti fil-qasam tal-ottika integrata. Din is-sena, ġew ippubblikati diversi xogħlijiet ta' livell għoli dwar modulaturi LTOI, b'wejfers LTOI ta' kwalità għolja pprovduti mill-Professur Xin Ou mill-Istitut ta' Shanghai tal-Mikrosistema u t-Teknoloġija tal-Informazzjoni, u proċessi ta' inċiżjoni tal-gwida tal-mewġ ta' kwalità għolja żviluppati mill-grupp tal-Professur Kippenberg fl-EPFL, l-Iżvizzera. L-isforzi kollaborattivi tagħhom urew riżultati impressjonanti. Barra minn hekk, timijiet ta' riċerka mill-Università ta' Zhejiang immexxija mill-Professur Liu Liu u l-Università ta' Harvard immexxija mill-Professur Loncar irrappurtaw ukoll dwar modulaturi LTOI ta' veloċità għolja u stabbiltà għolja.
Bħala qarib tan-nijobat tal-litju b'film irqiq (LNOI), l-LTOI jżomm il-karatteristiċi ta' modulazzjoni ta' veloċità għolja u telf baxx tan-nijobat tal-litju filwaqt li joffri wkoll vantaġġi bħal spiża baxxa, birefrinġenza baxxa, u effetti fotorefrattivi mnaqqsa. Paragun tal-karatteristiċi ewlenin taż-żewġ materjali huwa ppreżentat hawn taħt.
◆ Xebh bejn it-Tantalat tal-Litju (LTOI) u n-Niobat tal-Litju (LNOI)
①Indiċi Refrattiv:2.12 kontra 2.21
Dan jimplika li d-dimensjonijiet tal-gwida tal-mewġa b'modalità waħda, ir-raġġ tal-liwi, u d-daqsijiet komuni tal-apparati passivi bbażati fuq iż-żewġ materjali huma simili ħafna, u l-prestazzjoni tal-akkoppjar tal-fibra tagħhom hija wkoll komparabbli. B'inċiżjoni tajba tal-gwida tal-mewġa, iż-żewġ materjali jistgħu jiksbu telf ta' inserzjoni ta'<0.1 dB/cm. L-EPFL tirrapporta telf fil-gwida tal-mewġ ta' 5.6 dB/m.
②Koeffiċjent Elettro-Ottiku:30.5 pm/V kontra 30.9 pm/V
L-effiċjenza tal-modulazzjoni hija komparabbli għaż-żewġ materjali, bil-modulazzjoni bbażata fuq l-effett Pockels, li tippermetti bandwidth għolja. Bħalissa, il-modulaturi LTOI huma kapaċi jiksbu prestazzjoni ta' 400G għal kull korsija, b'bandwidth li taqbeż il-110 GHz.
③Distanza bejn il-banda:3.93 eV kontra 3.78 eV
Iż-żewġ materjali għandhom tieqa trasparenti wiesgħa, li tappoġġja applikazzjonijiet minn wavelengths viżibbli għal infra-aħmar, mingħajr assorbiment fil-meded ta' komunikazzjoni.
④Koeffiċjent Nonlineari tat-Tieni Ordni (d33):21 pm/V vs 27 pm/V
Jekk jintuża għal applikazzjonijiet mhux lineari bħall-ġenerazzjoni tat-tieni armonika (SHG), il-ġenerazzjoni tad-differenza-frekwenza (DFG), jew il-ġenerazzjoni tas-somma-frekwenza (SFG), l-effiċjenzi tal-konverżjoni taż-żewġ materjali għandhom ikunu pjuttost simili.
◆ Vantaġġ fl-Ispiża tal-LTOI vs LNOI
①Spiża Baxxa tat-Tħejjija tal-Wefer
L-LNOI jeħtieġ impjantazzjoni tal-jone He għas-separazzjoni tas-saffi, li għandha effiċjenza baxxa ta' jonizzazzjoni. B'kuntrast, l-LTOI juża impjantazzjoni tal-jone H għas-separazzjoni, simili għas-SOI, b'effiċjenza ta' delaminazzjoni aktar minn 10 darbiet ogħla mill-LNOI. Dan jirriżulta f'differenza sinifikanti fil-prezz għal wejfers ta' 6 pulzieri: $300 vs. $2000, tnaqqis fl-ispiża ta' 85%.
②Diġà jintuża ħafna fis-suq tal-elettronika għall-konsumatur għal filtri akustiċi(750,000 unità fis-sena, użati minn Samsung, Apple, Sony, eċċ.).
◆ Vantaġġi tal-Prestazzjoni tal-LTOI vs LNOI
①Inqas Difetti fil-Materjal, Effett Fotorefrattiv Aktar Dgħajjef, Aktar Stabbiltà
Inizjalment, il-modulaturi tal-LNOI spiss wrew drift tal-punt ta' polarizzazzjoni, primarjament minħabba akkumulazzjoni ta' ċarġ ikkawżata minn difetti fl-interfaċċja tal-gwida tal-mewġ. Jekk ma jiġux trattati, dawn l-apparati jistgħu jieħdu sa ġurnata biex jistabbilizzaw ruħhom. Madankollu, ġew żviluppati diversi metodi biex jindirizzaw din il-kwistjoni, bħall-użu ta' kisi tal-ossidu tal-metall, polarizzazzjoni tas-sottostrat, u ttemprar, li jagħmlu din il-problema fil-biċċa l-kbira maniġġabbli issa.
B'kuntrast, l-LTOI għandu inqas difetti fil-materjal, u dan iwassal għal fenomeni ta' drift imnaqqsa b'mod sinifikanti. Anke mingħajr ipproċessar addizzjonali, il-punt operattiv tiegħu jibqa' relattivament stabbli. Riżultati simili ġew irrappurtati mill-EPFL, Harvard, u l-Università ta' Zhejiang. Madankollu, it-tqabbil spiss juża modulaturi tal-LNOI mhux ittrattati, li jistgħu ma jkunux kompletament ġusti; bl-ipproċessar, il-prestazzjoni taż-żewġ materjali x'aktarx hija simili. Id-differenza ewlenija tinsab fl-LTOI li jeħtieġ inqas passi addizzjonali ta' proċessar.
②Birefringenza Baxxa: 0.004 vs 0.07
Il-birefringenza għolja tan-nijobat tal-litju (LNOI) tista' tkun ta' sfida xi kultant, speċjalment peress li l-liwjiet tal-gwida tal-mewġ jistgħu jikkawżaw akkoppjar tal-modalità u ibridizzazzjoni tal-modalità. F'LNOI rqiq, liwja fil-gwida tal-mewġ tista' tikkonverti parzjalment id-dawl TE f'dawl TM, u dan jikkomplika l-fabbrikazzjoni ta' ċerti apparati passivi, bħal filtri.
Bl-LTOI, il-birefrinġenza aktar baxxa telimina din il-kwistjoni, u potenzjalment tagħmilha aktar faċli biex jiġu żviluppati apparati passivi ta' prestazzjoni għolja. L-EPFL irrappurtat ukoll riżultati notevoli, billi sfruttat il-birefrinġenza baxxa tal-LTOI u n-nuqqas ta' qsim tal-mod biex tikseb ġenerazzjoni ta' moxt ta' frekwenza elettro-ottika ta' spettru ultra-wiesa' b'kontroll tad-dispersjoni ċatt fuq firxa spettrali wiesgħa. Dan irriżulta f'bandwidth impressjonanti ta' moxt ta' 450 nm b'aktar minn 2000 linja ta' moxt, diversi drabi akbar minn dak li jista' jinkiseb bin-nijobat tal-litju. Meta mqabbla mal-moxtijiet ta' frekwenza ottika Kerr, il-moxtijiet elettro-ottiċi joffru l-vantaġġ li jkunu mingħajr limitu u aktar stabbli, għalkemm jeħtieġu input ta' microwave ta' qawwa għolja.
③Limitu Ogħla ta' Ħsara Ottika
Il-limitu tal-ħsara ottika tal-LTOI huwa d-doppju ta' dak tal-LNOI, u dan joffri vantaġġ f'applikazzjonijiet mhux lineari (u potenzjalment f'applikazzjonijiet futuri ta' Assorbiment Perfett Koerenti (CPO)). Il-livelli ta' qawwa tal-modulu ottiku attwali x'aktarx ma jagħmlux ħsara lin-nijobat tal-litju.
④Effett Raman Baxx
Dan jappartjeni wkoll għal applikazzjonijiet mhux lineari. In-nijobat tal-litju għandu effett Raman qawwi, li f'applikazzjonijiet ta' moxt ta' frekwenza ottika Kerr jista' jwassal għal ġenerazzjoni ta' dawl Raman mhux mixtieq u jikseb kompetizzjoni, u jipprevjeni l-moxtijiet ta' frekwenza ottika tan-nijobat tal-litju maqtugħin b'x milli jilħqu l-istat tas-soliton. Bl-LTOI, l-effett Raman jista' jiġi mrażżan permezz ta' disinn ta' orjentazzjoni tal-kristall, li jippermetti lill-LTOI maqtugħin b'x jikseb ġenerazzjoni ta' moxt ta' frekwenza ottika soliton. Dan jippermetti l-integrazzjoni monolitika ta' moxtijiet ta' frekwenza ottika soliton ma' modulaturi ta' veloċità għolja, kisba li ma tistax tinkiseb bl-LNOI.
◆ Għaliex ma ssemmax qabel it-Tantalat tal-Litju b'Film Irqiq (LTOI)?
It-tantalat tal-litju għandu temperatura ta' Curie aktar baxxa min-nijobat tal-litju (610°C vs. 1157°C). Qabel l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-eterointegrazzjoni (XOI), il-modulaturi tan-nijobat tal-litju kienu manifatturati bl-użu tad-diffużjoni tat-titanju, li teħtieġ ittemprar f'aktar minn 1000°C, u b'hekk l-LTOI ma kienx adattat. Madankollu, bil-bidla tal-lum lejn l-użu ta' sottostrati iżolanti u inċiżjoni tal-gwida tal-mewġ għall-formazzjoni tal-modulaturi, temperatura ta' Curie ta' 610°C hija aktar minn biżżejjed.
◆ It-Tantalat tal-Litju b'Film Irqiq (LTOI) se jieħu post in-Niobat tal-Litju b'Film Irqiq (TFLN)?
Abbażi tar-riċerka attwali, l-LTOI joffri vantaġġi fil-prestazzjoni passiva, l-istabbiltà, u l-ispiża tal-produzzjoni fuq skala kbira, mingħajr żvantaġġi apparenti. Madankollu, l-LTOI ma jaqbiżx in-nijobat tal-litju fil-prestazzjoni tal-modulazzjoni, u l-kwistjonijiet ta' stabbiltà bl-LNOI għandhom soluzzjonijiet magħrufa. Għal moduli ta' komunikazzjoni DR, hemm domanda minima għal komponenti passivi (u n-nitrur tas-silikon jista' jintuża jekk meħtieġ). Barra minn hekk, huma meħtieġa investimenti ġodda biex jerġgħu jiġu stabbiliti proċessi ta' inċiżjoni fil-livell tal-wejfer, tekniki ta' eterointegrazzjoni, u ttestjar tal-affidabbiltà (id-diffikultà bl-inċiżjoni tan-nijobat tal-litju ma kinitx il-gwida tal-mewġ iżda l-kisba ta' inċiżjoni fil-livell tal-wejfer b'rendiment għoli). Għalhekk, biex jikkompeti mal-pożizzjoni stabbilita tan-nijobat tal-litju, l-LTOI jista' jkollu bżonn jiskopri aktar vantaġġi. Akkademikament, madankollu, l-LTOI joffri potenzjal ta' riċerka sinifikanti għal sistemi integrati on-chip, bħal moxtijiet elettro-ottiċi li jkopru ottavi, PPLT, apparati ta' diviżjoni tal-wavelength tas-soliton u AWG, u modulaturi tal-firxa.
Ħin tal-posta: 08 ta' Novembru 2024