Жука пленкалуу литий танталаты (LTOI) материалы интеграцияланган оптика тармагында маанилүү жаңы күч катары пайда болууда. Бул жылы LTOI модуляторлору боюнча бир нече жогорку деңгээлдеги эмгектер жарыяланды, алардын ичинде Шанхай Микросистема жана Маалыматтык Технологиялар Институтунун профессору Синь Оу тарабынан берилген жогорку сапаттагы LTOI пластиналары жана Швейцариянын EPFL университетиндеги профессор Киппенбергдин тобу тарабынан иштелип чыккан жогорку сапаттагы толкун өткөргүчтү оюу процесстери бар. Алардын биргелешкен аракеттери таасирдүү натыйжаларды көрсөттү. Мындан тышкары, профессор Лю Лю жетектеген Чжэцзян университетинин жана профессор Лончар жетектеген Гарвард университетинин изилдөө топтору да жогорку ылдамдыктагы, жогорку туруктуулуктагы LTOI модуляторлору жөнүндө отчет беришти.
Жука пленкалуу литий ниобатынын (LNOI) жакын тууганы катары, LTOI литий ниобатынын жогорку ылдамдыктагы модуляциясын жана аз жоготуу мүнөздөмөлөрүн сактап калат, ошол эле учурда арзан баа, төмөн кош сынуу жана фоторефракция эффекттеринин төмөндөшү сыяктуу артыкчылыктарды сунуштайт. Эки материалдын негизги мүнөздөмөлөрүнүн салыштырмасы төмөндө келтирилген.
◆ Литий танталаты (LTOI) менен литий ниобатынын (LNOI) окшоштуктары
①Сынуу көрсөткүчү:2.12 жана 2.21
Бул эки материалдын негизиндеги бир режимдүү толкун өткөргүчтүн өлчөмдөрү, ийилүү радиусу жана жалпы пассивдүү түзүлүштөрдүн өлчөмдөрү абдан окшош экенин жана алардын була байланышынын иштеши да салыштырмалуу экенин билдирет. Жакшы толкун өткөргүч оюу менен эки материал тең киргизүү жоготуусуна жетише алат<0.1 дБ/см. EPFL толкун өткөргүчтүн жоготуусу 5.6 дБ/м экенин билдирет.
②Электро-оптикалык коэффициент:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
Модуляциянын натыйжалуулугу эки материал үчүн тең окшош, модуляция Покелс эффектине негизделген, бул жогорку өткөрүү жөндөмдүүлүгүн камсыз кылат. Учурда LTOI модуляторлору ар бир тилкеде 400 ГБ ылдамдыкта иштөөгө жөндөмдүү, ал эми өткөрүү жөндөмдүүлүгү 110 ГГцден ашат.
③Трасса аралыгы:3.93 эВ жана 3.78 эВ
Эки материал тең кеңири тунук терезеге ээ, байланыш тилкелеринде сиңирүү жок, көрүнгөндөн инфракызыл толкун узундуктарына чейинки колдонмолорду колдойт.
④Экинчи тартиптеги сызыктуу эмес коэффициент (d33):Саат 21:00/Бешинчи жана саат 27:00/Б
Эгерде экинчи гармоникалык генерация (SHG), айырма жыштыгын генерациялоо (DFG) же сумма жыштыгын генерациялоо (SFG) сыяктуу сызыктуу эмес колдонмолордо колдонулса, эки материалдын конверсиянын натыйжалуулугу бир топ окшош болушу керек.
◆ LTOI менен LNOIдин баа жагынан артыкчылыгы
①Вафли даярдоонун төмөнкү баасы
LNOI катмарды бөлүү үчүн He иондук имплантациясын талап кылат, ал иондоштуруу эффективдүүлүгү төмөн. Ал эми LTOI бөлүү үчүн SOIге окшош H иондук имплантациясын колдонот, анын деламинация эффективдүүлүгү LNOIге караганда 10 эседен ашык жогору. Бул 6 дюймдук пластиналар үчүн баанын олуттуу айырмасына алып келет: 300 доллар жана 2000 доллар, бул 85% чыгымдарды азайтат.
②Ал буга чейин акустикалык чыпкалар үчүн керектөөчү электроника рыногунда кеңири колдонулуп келет.(Жылына 750 000 даана, Samsung, Apple, Sony ж.б. компаниялар колдонот).
◆ LTOI менен LNOIдин иштөө артыкчылыктары
①Материалдык кемчиликтер азыраак, фоторефрактивдик эффект алсызыраак, туруктуураак
Башында, LNOI модуляторлору көбүнчө ийилүү чекитинин дрейфин көрсөтүшкөн, бул негизинен толкун өткөргүч интерфейсиндеги кемчиликтерден улам пайда болгон заряддын топтолушуна байланыштуу болгон. Эгерде дарыланбаса, бул түзмөктөрдүн турукташуусу бир күнгө чейин созулушу мүмкүн. Бирок, бул маселени чечүү үчүн металл кычкылы менен каптоо, субстраттын поляризациясы жана күйгүзүү сыяктуу ар кандай ыкмалар иштелип чыккан, бул көйгөйдү азыр негизинен башкарууга мүмкүн кылат.
Ал эми LTOI материалдык кемчиликтери азыраак, бул дрейф кубулуштарын бир кыйла азайтат. Кошумча иштетүүсүз дагы, анын иштөө чекити салыштырмалуу туруктуу бойдон калууда. Ушул сыяктуу жыйынтыктар EPFL, Гарвард жана Чжэцзян университети тарабынан билдирилген. Бирок, салыштырууда көп учурда иштетилбеген LNOI модуляторлору колдонулат, бул толугу менен адилеттүү болбошу мүмкүн; иштетүүдө эки материалдын тең иштеши окшош болушу мүмкүн. Негизги айырмачылык LTOI кошумча иштетүү кадамдарын азыраак талап кылгандыгында.
②Төмөнкү кош сынуу: 0,004 жана 0,07
Литий ниобатынын (LNOI) жогорку кош сынуусу кээде кыйынчылык жаратышы мүмкүн, айрыкча толкун өткөргүчтүн ийилиши режимдердин байланышын жана режимдердин гибриддешүүсүн пайда кылышы мүмкүн. Жука LNOIде толкун өткөргүчтөгү ийилүү TE жарыгын жарым-жартылай TM жарыгына айландырып, чыпкалар сыяктуу айрым пассивдүү түзүлүштөрдү жасоону татаалдаштырат.
LTOI менен төмөнкү кош сынуу бул көйгөйдү жок кылат, бул жогорку өндүрүмдүү пассивдүү түзмөктөрдү иштеп чыгууну жеңилдетет. EPFL ошондой эле LTOIнин төмөнкү кош сынуусун жана моддорду кесилишинин жоктугун колдонуп, кеңири спектрдик диапазондо жалпак дисперсияны башкаруу менен ультра кеңири спектрдеги электро-оптикалык жыштыктагы тарак генерациясына жетишүү үчүн көрүнүктүү натыйжаларды билдирди. Натыйжада, литий ниобаты менен жетишүүгө мүмкүн болгонго караганда бир нече эсе чоң, 2000ден ашык тарак линиялары бар таасирдүү 450 нм тарак өткөрүү жөндөмдүүлүгү пайда болду. Керр оптикалык жыштыктагы тарактарга салыштырмалуу, электро-оптикалык тарактар босогосуз жана туруктуураак болуу артыкчылыгын сунуштайт, бирок алар жогорку кубаттуулуктагы микротолкундуу киргизүүнү талап кылат.
③Оптикалык зыяндын жогорку босогосу
LTOI оптикалык бузулуу босогосу LNOIге караганда эки эсе жогору, бул сызыктуу эмес колдонмолордо (жана келечектеги когеренттүү кемчиликсиз абсорбция (CPO) колдонмолорунда) артыкчылык берет. Учурдагы оптикалык модулдун кубаттуулук деңгээли литий ниобатына зыян келтириши күмөн.
④Төмөн Раман эффектиси
Бул сызыктуу эмес колдонмолорго да тиешелүү. Литий ниобаты күчтүү Раман эффектине ээ, ал Керр оптикалык жыштык тарагы колдонмолорунда каалабаган Раман жарыгынын пайда болушуна алып келип, атаандаштыкты күчөтүп, x-кесилген литий ниобатынын оптикалык жыштык тарагынын солитон абалына жетишине жол бербейт. LTOI менен Раман эффектин кристалл багытынын дизайны аркылуу басууга болот, бул x-кесилген LTOIге солитон оптикалык жыштык тарагын пайда кылууга мүмкүндүк берет. Бул солитон оптикалык жыштык тарагынын жогорку ылдамдыктагы модуляторлор менен монолиттүү интеграциясын камсыз кылат, бул LNOI менен мүмкүн эмес.
◆ Эмне үчүн мурда жука пленкалуу литий танталаты (LTOI) жөнүндө айтылган эмес?
Литий танталаты литий ниобатына караганда Кюри температурасынан төмөн (610°C vs. 1157°C). Гетероинтеграция технологиясы (XOI) иштелип чыкканга чейин, литий ниобатынын модуляторлору титан диффузиясы менен жасалган, ал 1000°C жогору температурада күйгүзүүнү талап кылат, бул LTOIди колдонууга жараксыз кылат. Бирок, бүгүнкү күндө модуляторду түзүү үчүн изолятор субстраттарын жана толкун өткөргүчтү гравюраны колдонууга өтүү менен, 610°C Кюри температурасы жетиштүүдөн ашык.
◆ Ичке пленкалуу литий танталаты (LTOI) ичке пленкалуу литий ниобатын (TFLN) алмаштырабы?
Учурдагы изилдөөлөргө таянып, LTOI пассивдүү иштөө, туруктуулук жана ири көлөмдөгү өндүрүш наркы боюнча артыкчылыктарды сунуштайт, бирок эч кандай кемчиликтери жок. Бирок, LTOI модуляциянын иштеши боюнча литий ниобатынан ашып түшпөйт жана LNOI менен туруктуулук маселелеринин белгилүү чечимдери бар. Байланыш DR модулдары үчүн пассивдүү компоненттерге суроо-талап минималдуу (жана зарыл болсо, кремний нитридин колдонсо болот). Мындан тышкары, пластина деңгээлиндеги оюу процесстерин, гетероинтеграция ыкмаларын жана ишенимдүүлүктү текшерүүнү кайра түзүү үчүн жаңы инвестициялар талап кылынат (литий ниобатын оюудагы кыйынчылык толкун өткөргүчтө эмес, пластина деңгээлиндеги жогорку өндүрүмдүүлүккө жетүү болгон). Ошондуктан, литий ниобатынын калыптанган позициясы менен атаандашуу үчүн LTOI андан ары артыкчылыктарды ачышы керек болушу мүмкүн. Бирок, академиялык жактан алганда, LTOI октава аралыктагы электро-оптикалык тарактар, PPLT, солитон жана AWG толкун узундугун бөлүүчү түзүлүштөр жана массив модуляторлору сыяктуу интеграцияланган чиптеги системалар үчүн олуттуу изилдөө потенциалын сунуштайт.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 8-ноябры