Жука пленкалуу литий танталат (LTOI) материалы интеграцияланган оптика тармагында олуттуу жаңы күч катары пайда болууда. Бул жылы LTOI модуляторлору боюнча бир нече жогорку деңгээлдеги эмгектер басылып чыкты, алар Шанхай микросистема жана маалымат технологиялар институтунун профессору Син Оу тарабынан берилген жогорку сапаттагы LTOI пластинкалары жана EPFLдеги профессор Киппенбергдин тобу тарабынан иштелип чыккан жогорку сапаттагы толкун өткөргүчтү сызуу процесстери. , Швейцария. Алардын биргелешкен аракеттери таасирдүү натыйжаларды көрсөттү. Кошумчалай кетсек, профессор Лю Лю жетектеген Чжэцзян университетинин жана профессор Лонкар жетектеген Гарвард университетинин изилдөө топтору да жогорку ылдамдыктагы, туруктуу LTOI модуляторлору жөнүндө кабарлашты.
Жука пленкалуу литий ниобаттын (LNOI) жакын тууганы катары LTOI литий ниобаттын жогорку ылдамдыктагы модуляциясын жана аз жоготуу мүнөздөмөлөрүн сактап, ошол эле учурда арзан баада, эки сынуучулуктун аздыгы жана фоторефракциялык эффекттердин төмөндөшү сыяктуу артыкчылыктарды сунуштайт. Эки материалдардын негизги мүнөздөмөлөрүн салыштыруу төмөндө келтирилген.
◆ Литий Танталат (LTOI) жана Литий Ниобат (LNOI) ортосундагы окшоштуктар
①Сынуу индекси:2.12 vs 2.21
Бул эки материалга негизделген бир режимдүү толкун өткөргүчтүн өлчөмдөрү, ийилүүчү радиусу жана жалпы пассивдүү түзүлүштүн өлчөмдөрү абдан окшош экендигин жана алардын була бириктирүү көрсөткүчтөрү да салыштырууга болот дегенди билдирет. Толкун өткөргүчтүн жакшы ою менен эки материал тең киргизүүнү жоготууга жетише алат<0,1 дБ/см. EPFL 5,6 дБ/м толкун өткөргүч жоготуу жөнүндө кабарлайт.
②Электроптикалык коэффициент:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
Модуляциянын эффективдүүлүгү эки материал үчүн тең, Pockels эффектине негизделген модуляция менен, өткөрүү жөндөмдүүлүгү жогору. Азыркы учурда, LTOI модуляторлору 110 ГГцтен ашкан өткөрүү жөндөмдүүлүгү менен, ар бир тилкеде 400G жетишүүгө жөндөмдүү.
③Bandgap:3,93 эВ каршы 3,78 эВ
Эки материал тең кенен тунук терезеге ээ, байланыш тилкелеринде сиңирүү жок, көрүнөөдөн инфракызыл толкун узундуктарына чейин тиркемелерди колдойт.
④Экинчи даражадагы сызыктуу эмес коэффициент (d33):21:00/V vs 27:00/V
Эгерде экинчи гармоникалык генерация (SHG), айырма-жыштык генерациясы (DFG) же сумма-жыштык генерациясы (SFG) сыяктуу сызыктуу эмес колдонмолор үчүн колдонулса, эки материалдын конверсия эффективдүүлүгү абдан окшош болушу керек.
◆ LTOI vs LNOI наркынын артыкчылыгы
①Төмөнкү Wafer даярдоо наркы
LNOI катмарды бөлүү үчүн иондук имплантацияны талап кылат, анын иондошуу эффективдүүлүгү төмөн. Ал эми, LTOI бөлүү үчүн H ионунун имплантациясын колдонот, SOIге окшош, деламинациянын эффективдүүлүгү LNOIге караганда 10 эсе жогору. Бул 6 дюймдук пластинкалардын баасынын олуттуу айырмасына алып келет: 300 долларга каршы 2000 доллар, өздүк наркы 85% төмөндөйт.
②Ал буга чейин акустикалык чыпкалар үчүн керектөөчү электроника рыногунда кеңири колдонулат(Жыл сайын 750 000 даана, Samsung, Apple, Sony ж.б. тарабынан колдонулат).
◆ LTOI vs LNOIдин аткаруу артыкчылыктары
①Материалдык кемчиликтер азыраак, фоторефракциялык эффекти начарыраак, туруктуулук көбүрөөк
Башында, LNOI модуляторлору көбүнчө толкун өткөргүч интерфейсиндеги кемчиликтерден улам келип чыккан заряддын топтолушуна байланыштуу бурмаланган чекиттин дрейфин көрсөтүшкөн. Эгерде тазаланбаса, бул аппараттардын турукташтыруу үчүн бир күнгө чейин убакыт талап кылынышы мүмкүн. Бирок, бул маселени чечүү үчүн ар кандай ыкмалар иштелип чыккан, мисалы, металл оксиди менен каптоо, субстрат поляризациясы жана күйдүрүү, бул көйгөйдү азыр негизинен чечүүгө болот.
Ал эми, LTOI азыраак материалдык кемчиликтерге ээ, бул дрейфтин көрүнүштөрүн бир топ кыскартууга алып келет. Кошумча иштетилбесе да, анын иштөө чекити салыштырмалуу туруктуу бойдон калууда. Ушундай эле жыйынтыктарды EPFL, Гарвард жана Чжэцзян университеттери да билдиришкен. Бирок, салыштыруу көп учурда толугу менен адилет болушу мүмкүн эмес, тазаланбаган LNOI модуляторлор колдонот; иштетүү менен, эки материалдын иштеши окшош болушу мүмкүн. Негизги айырмачылык LTOIде, ал азыраак кошумча иштетүү кадамдарын талап кылат.
②Төмөнкү бир бузулуу: 0,004 vs 0,07
Литий ниобатынын (LNOI) жогорку кош сынуулугу кээде кыйынга турушу мүмкүн, айрыкча толкун өткөргүчтүн ийилиши режимдин кошулушун жана гибриддештирүүсүнө алып келиши мүмкүн. Жука LNOIде толкун өткөргүчтүн ийилиши TE жарыгын жарым-жартылай TM жарыкка айландырышы мүмкүн, бул чыпкалар сыяктуу кээ бир пассивдүү түзүлүштөрдү жасоону кыйындатат.
LTOI менен, төмөнкү кош сынуу бул көйгөйдү жок кылат, бул жогорку натыйжалуу пассивдүү түзүлүштөрдү иштеп чыгууну жеңилдетет. EPFL ошондой эле кеңири спектрдик диапазондо жалпак дисперсияны башкаруу менен ультра-кең спектрдеги электро-оптикалык жыштык тарагын генерациялоого жетишүү үчүн LTOIнин эки сынуусунун төмөндүгүн жана режимди кайчылаштын жоктугун колдонуп, көрүнүктүү натыйжаларды билдирди. Бул литий ниобаты менен жетишилгенден бир нече эсе чоң, 2000ден ашык тарак линиялары менен таасирдүү 450 нм тарак өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө алып келди. Керр оптикалык жыштык тарактары менен салыштырганда, электро-оптикалык тарактар жогорку кубаттуулуктагы микротолкундуу киргизүүнү талап кылса да, босогосуз жана туруктуу болуу артыкчылыгын сунуштайт.
③Оптикалык зыяндын жогорку чеги
LTOIнин оптикалык бузулуу чеги LNOIден эки эсе көп, бул сызыктуу эмес колдонмолордо (жана келечектеги Когеренттүү Perfect Абсорбция (CPO) колдонмолорунда) артыкчылык берет. Учурдагы оптикалык модулдун кубаттуулугу литий ниобатка зыян келтириши күмөн.
④Төмөн Раман эффектиси
Бул сызыктуу эмес колдонмолорго да тиешелүү. Литий ниобаты күчтүү Раман эффектине ээ, ал Керр оптикалык жыштык тарак тиркемелеринде каалабаган Раман жарыктын пайда болушуна жана атаандаштыкка алып келиши мүмкүн, х-кесилген литий ниобат оптикалык жыштык тарактарынын солитон абалына жетишине жол бербейт. LTOI менен, Раман эффекти кристаллдык ориентация дизайны аркылуу басылышы мүмкүн, бул x-cut LTOIге солитондук оптикалык жыштык тарак генерациясына жетишүүгө мүмкүндүк берет. Бул солитондук оптикалык жыштык тарактарын жогорку ылдамдыктагы модуляторлор менен монолиттүү интеграциялоого мүмкүндүк берет, бул LNOI менен жетишүүгө мүмкүн эмес.
◆ Эмне үчүн ичке литий танталат (LTOI) жөнүндө мурда айтылган эмес?
Литий танталатында литий ниобатка караганда Кюри температурасы төмөн (610°C жана 1157°C). Гетероинтеграция технологиясы (XOI) иштелип чыкканга чейин литий ниобаты модуляторлору титандын диффузиясын колдонуу менен өндүрүлгөн, бул 1000°Cден ашык температурада күйдүрүүнү талап кылат, бул LTOI жараксыз кылат. Бирок, модулятордун пайда болушу үчүн изолятордук субстраттарды жана толкун өткөргүчтүү оюуларды колдонууга карай бүгүнкү өзгөрүү менен 610°C Кюри температурасы жетиштүү.
◆ Жука пленкалуу литий танталат (LTOI) ичке пленкадагы литий ниобатты (TFLN) алмаштырабы?
Учурдагы изилдөөлөрдүн негизинде, LTOI пассивдүү аткаруу, туруктуулук жана ири өндүрүштүк наркы боюнча артыкчылыктарды сунуштайт, эч кандай кемчиликтери жок. Бирок, LTOI модуляциялоо көрсөткүчү боюнча литий ниобаттан ашпайт жана LNOI менен туруктуулук маселелери белгилүү чечимдерге ээ. Байланыш DR модулдары үчүн пассивдүү компоненттерге минималдуу суроо-талап бар (жана керек болсо кремний нитриди колдонулушу мүмкүн). Кошумчалай кетсек, вафли деңгээлиндеги оюу процесстерин, гетероинтеграциялоо ыкмаларын жана ишенимдүүлүк тестин кайра түзүү үчүн жаңы инвестициялар талап кылынат (литий ниобаты менен оюудагы кыйынчылык толкун жетектөөчү эмес, пластинка деңгээлиндеги жогорку түшүмдүүлүккө жетишүү болгон). Ошондуктан, литий ниобаттын белгиленген позициясы менен атаандашуу үчүн, LTOI мындан аркы артыкчылыктарды ачууга муктаж болушу мүмкүн. Академиялык жактан алганда, LTOI интегралдык чиптик системалар үчүн олуттуу изилдөө потенциалын сунуштайт, мисалы, октавалуу электро-оптикалык тарактар, PPLT, солитон жана AWG толкун узундугун бөлүүчү түзүлүштөр жана массивдик модуляторлор.
Посттун убактысы: 2024-жылдын 08-ноябры