Materjal tal-litju tantat tal-film irqiq (LTOI) qed joħroġ bħala forza ġdida sinifikanti fil-qasam tal-ottika integrata. Din is-sena, ġew ippubblikati diversi xogħlijiet ta 'livell għoli fuq modulaturi LTOI, b'wejfers LTOI ta' kwalità għolja pprovduti mill-Professur Xin Ou mill-Istitut tal-Mikrosistema u t-Teknoloġija tal-Informazzjoni ta 'Shanghai, u proċessi ta' inċiżjoni tal-gwida tal-mewġ ta 'kwalità għolja żviluppati mill-grupp tal-Professur Kippenberg fl-EPFL , l-Isvizzera. L-isforzi kollaborattivi tagħhom wrew riżultati impressjonanti. Barra minn hekk, timijiet ta 'riċerka mill-Università ta' Zhejiang mmexxija mill-Professur Liu Liu u l-Università ta 'Harvard immexxija mill-Professur Loncar irrappurtaw ukoll dwar modulaturi LTOI ta' veloċità għolja u ta 'stabbiltà għolja.
Bħala qarib mill-qrib tan-nijobat tal-litju tal-film irqiq (LNOI), LTOI jżomm il-modulazzjoni b'veloċità għolja u l-karatteristiċi ta 'telf baxx ta' niobate tal-litju filwaqt li joffri wkoll vantaġġi bħal spiża baxxa, birefringence baxxa, u effetti fotorefrattivi mnaqqsa. Tqabbil tal-karatteristiċi ewlenin taż-żewġ materjali huwa ppreżentat hawn taħt.
◆ Xebh bejn Lithium Tantalate (LTOI) u Lithium Niobate (LNOI)
①Indiċi rifrattiv:2.12 vs 2.21
Dan jimplika li d-dimensjonijiet tal-waveguide b'mod wieħed, ir-raġġ tal-liwi, u d-daqsijiet komuni tal-apparat passiv ibbażati fuq iż-żewġ materjali huma simili ħafna, u l-prestazzjoni tal-igganċjar tal-fibra tagħhom hija wkoll komparabbli. B'inċiżjoni tajba tal-gwida tal-mewġ, iż-żewġ materjali jistgħu jiksbu telf ta 'inserzjoni ta'<0.1 dB/ċm. L-EPFL jirrapporta telf ta' waveguide ta' 5.6 dB/m.
②Koeffiċjent elettro-ottiku:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
L-effiċjenza tal-modulazzjoni hija komparabbli għaż-żewġ materjali, b'modulazzjoni bbażata fuq l-effett Pockels, li tippermetti bandwidth għoli. Bħalissa, il-modulaturi LTOI huma kapaċi jiksbu prestazzjoni ta '400G għal kull korsija, b'wisa' ta 'frekwenza li taqbeż il-110 GHz.
③Bandgap:3.93 eV vs 3.78 eV
Iż-żewġ materjali għandhom tieqa trasparenti wiesgħa, li jappoġġjaw applikazzjonijiet minn wavelengths viżibbli għal infrared, mingħajr assorbiment fil-meded ta 'komunikazzjoni.
④Koeffiċjent Mhux Lineari tat-Tieni Ordni (d33):21 pm/V vs 27 pm/V
Jekk jintuża għal applikazzjonijiet mhux lineari bħal ġenerazzjoni tat-tieni armonika (SHG), ġenerazzjoni ta 'frekwenza differenti (DFG), jew ġenerazzjoni ta' frekwenza ta 'somma (SFG), l-effiċjenzi ta' konverżjoni taż-żewġ materjali għandhom ikunu pjuttost simili.
◆ Vantaġġ tal-ispiża ta 'LTOI vs LNOI
①Tbaxxi l-ispiża tal-preparazzjoni tal-wejfer
LNOI teħtieġ impjantazzjoni tal-jone He għas-separazzjoni tas-saff, li għandha effiċjenza baxxa ta 'jonizzazzjoni. B'kuntrast, LTOI juża impjantazzjoni tal-jone H għas-separazzjoni, simili għal SOI, b'effiċjenza ta ' delamination aktar minn 10 darbiet ogħla minn LNOI. Dan jirriżulta f'differenza sinifikanti fil-prezz għal wejfers ta '6 pulzieri: $ 300 vs $ 2000, tnaqqis fl-ispiża ta' 85%.
②Diġà huwa użat ħafna fis-suq tal-elettronika tal-konsumatur għal filtri akustiċi(750,000 unità kull sena, użati minn Samsung, Apple, Sony, eċċ.).
◆ Vantaġġi tal-Prestazzjoni ta 'LTOI vs LNOI
①Inqas Difetti Materjali, Effett Fotorefrattiv aktar Dgħajjef, Aktar Stabbiltà
Inizjalment, il-modulaturi LNOI ta 'spiss urew bias point drift, primarjament minħabba akkumulazzjoni ta' ċarġ ikkawżata minn difetti fl-interface tal-waveguide. Jekk ma jiġux ittrattati, dawn l-apparati jistgħu jieħdu sa ġurnata biex jistabbilizzaw. Madankollu, ġew żviluppati diversi metodi biex jindirizzaw din il-kwistjoni, bħall-użu tal-kisi tal-ossidu tal-metall, il-polarizzazzjoni tas-sottostrat u l-ittemprar, li jagħmlu din il-problema fil-biċċa l-kbira maniġġabbli issa.
B'kuntrast, LTOI għandu inqas difetti materjali, li jwassal 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, il-paragun spiss juża modulaturi LNOI mhux ittrattati, li jistgħu ma jkunux kompletament ġusti; bl-ipproċessar, il-prestazzjoni taż-żewġ materjali x'aktarx hija simili. Id-differenza ewlenija tinsab f'LTOI li teħtieġ inqas passi ta 'proċessar addizzjonali.
②Birefringence aktar baxx: 0.004 vs 0.07
Il-birefringence għolja tan-nijobat tal-litju (LNOI) tista 'tkun ta' sfida xi drabi, speċjalment peress li l-liwjiet tal-gwida tal-mewġ jistgħu jikkawżaw igganċjar tal-mod u ibridizzazzjoni tal-mod. F'LNOI irqiq, liwja fil-waveguide tista 'parzjalment tikkonverti d-dawl TE f'dawl TM, u tikkomplika l-fabbrikazzjoni ta' ċerti apparati passivi, bħal filtri.
B'LTOI, il-birefringence aktar baxx telimina din il-kwistjoni, potenzjalment tagħmilha aktar faċli biex jiġu żviluppati apparati passivi ta 'prestazzjoni għolja. L-EPFL irrapporta wkoll riżultati notevoli, billi uża l-birefringence baxxa ta 'LTOI u n-nuqqas ta' qsim tal-modi biex tinkiseb ġenerazzjoni ta 'moxt ta' frekwenza elettro-ottika ta 'spettru ultra wiesa' b'kontroll ta 'dispersjoni ċatta fuq firxa spettrali wiesgħa. Dan irriżulta f'wisa' ta 'frekwenza impressjonanti ta' moxt ta '450 nm b'aktar minn 2000 linja ta' moxt, bosta drabi akbar minn dak li jista 'jinkiseb b'nijobat tal-litju. Meta mqabbla mal-pettijiet tal-frekwenza ottika Kerr, pettnijiet elettro-ottiċi joffru l-vantaġġ li jkunu ħielsa mill-limitu u aktar stabbli, għalkemm jeħtieġu input microwave ta 'qawwa għolja.
③Limitu Ogħla tal-Ħsara Ottika
Il-limitu tal-ħsara ottika ta 'LTOI huwa d-doppju ta' dak ta 'LNOI, li joffri vantaġġ f'applikazzjonijiet mhux lineari (u applikazzjonijiet futuri ta' Assorbiment Perfett Koerenti (CPO)). Il-livelli attwali tal-qawwa tal-modulu ottiku x'aktarx ma jagħmlux ħsara lil niobat tal-litju.
④Effett Raman Baxx
Dan jappartjeni wkoll għal applikazzjonijiet mhux lineari. Niobate tal-litju għandu effett Raman qawwi, li fl-applikazzjonijiet tal-moxt tal-frekwenza ottika Kerr jista 'jwassal għal ġenerazzjoni ta' dawl Raman mhux mixtieq u jiksbu kompetizzjoni, jipprevjenu petnijiet tal-frekwenza ottika tal-nitjobat tal-litju x-cut milli jilħqu l-istat soliton. B'LTOI, l-effett Raman jista 'jiġi mrażżan permezz ta' disinn ta 'orjentazzjoni tal-kristall, li jippermetti x-cut LTOI biex tikseb ġenerazzjoni ta' moxt ta 'frekwenza ottika soliton. Dan jippermetti l-integrazzjoni monolitika ta 'pettijiet ta' frekwenza ottika soliton b'modulaturi ta 'veloċità għolja, proeza li ma tistax tinkiseb b'LNOI.
◆ Għaliex ma Kienx Issemma Preċedentement it-Tantalat tal-Lithium-Film Thin-Film (LTOI)?
It-tantalat tal-litju għandu temperatura Curie aktar baxxa minn nijobat tal-litju (610 ° C vs. 1157 ° C). Qabel l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-eterointegrazzjoni (XOI), il-modulaturi tan-nijobat tal-litju ġew immanifatturati bl-użu ta 'diffużjoni tat-titanju, li teħtieġ ittemprar f'aktar minn 1000 ° C, li jagħmlu l-LTOI mhux adattat. Madankollu, bil-bidla tal-lum lejn l-użu ta 'sottostrati iżolaturi u inċiżjoni tal-gwida tal-mewġ għall-formazzjoni tal-modulaturi, temperatura Curie ta' 610 ° C hija aktar minn biżżejjed.
◆ Thin-Film Lithium Tantalate (LTOI) Se Jissostitwixxi Thin-Film Lithium Niobate (TFLN)?
Ibbażat fuq ir-riċerka attwali, LTOI joffri vantaġġi fil-prestazzjoni passiva, l-istabbiltà, u l-ispiża tal-produzzjoni fuq skala kbira, mingħajr ebda żvantaġġi apparenti. Madankollu, LTOI ma jaqbiżx nijobat tal-litju fil-prestazzjoni tal-modulazzjoni, u kwistjonijiet ta 'stabbiltà ma' LNOI għandhom soluzzjonijiet magħrufa. Għal moduli DR ta 'komunikazzjoni, hemm domanda minima għal komponenti passivi (u nitrur tas-silikon jista' jintuża jekk meħtieġ). Barra minn hekk, huma meħtieġa investimenti ġodda biex jerġgħu jistabbilixxu 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 kisbet inċiżjoni ta 'livell ta' wejfer ta 'rendiment għoli). Għalhekk, biex tikkompeti mal-pożizzjoni stabbilita tal-litju niobate, LTOI jista 'jkollha bżonn tikxef aktar vantaġġi. Akkademikament, madankollu, LTOI joffri potenzjal ta 'riċerka sinifikanti għal sistemi integrati fuq ċippa, bħal pettnijiet elettro-ottiċi li jkopru ottava, apparati ta' diviżjoni ta 'wavelength ta' PPLT, soliton u AWG, u modulaturi ta 'array.
Ħin tal-post: Nov-08-2024