Materyèl tantalat lityòm fim mens (LTOI) ap parèt kòm yon nouvo fòs enpòtan nan domèn optik entegre a. Ane sa a, plizyè travay wo nivo sou modilatè LTOI yo te pibliye, ak tranch LTOI kalite siperyè ki soti nan Enstiti Mikwosistèm ak Teknoloji Enfòmasyon Shanghai ki te bay, ak pwosesis grave gid vag kalite siperyè ki te devlope pa gwoup Pwofesè Kippenberg nan EPFL, Swis. Efò kolaborasyon yo te montre rezilta enpresyonan. Anplis de sa, ekip rechèch nan Inivèsite Zhejiang ki dirije pa Pwofesè Liu Liu ak Inivèsite Harvard ki dirije pa Pwofesè Loncar te rapòte tou sou modilatè LTOI gwo vitès ak gwo estabilite.
Kòm yon fanmi pwòch ak niobat ityòm fim mens (LNOI), LTOI konsève karakteristik modilasyon gwo vitès ak pèt ki ba nan niobat ityòm pandan l ap ofri tou avantaj tankou pri ki ba, birefringans ki ba, ak efè fotorefraksyon ki redwi. Yon konparezon karakteristik prensipal de materyèl yo prezante anba a.
◆ Resanblans ant Tantalat Lityòm (LTOI) ak Niobat Lityòm (LNOI)
1Endis Refraksyon:2.12 vs 2.21
Sa vle di dimansyon gid ond monomòd yo, reyon koube a, ak gwosè aparèy pasif komen yo ki baze sou tou de materyèl yo trè menm jan an, epi pèfòmans kouplaj fib yo konparab tou. Avèk yon bon grave gid ond, tou de materyèl yo ka reyalize yon pèt ensèsyon de<0.1 dB/cm. EPFL rapòte yon pèt gid ond 5.6 dB/m.
2Koefisyan elektwo-optik:30.5 pm/V kont 30.9 pm/V
Efikasite modilasyon an konparab pou tou de materyèl yo, ak modilasyon ki baze sou efè Pockels la, ki pèmèt yon gwo Pleasant. Kounye a, modilatè LTOI yo kapab reyalize yon pèfòmans 400G pa liy, ak yon Pleasant ki depase 110 GHz.
3Espas bann:3.93 eV kont 3.78 eV
Toulede materyèl yo gen yon gwo fenèt transparan, ki sipòte aplikasyon soti nan longèdonn vizib rive nan longèdonn enfrawouj, san okenn absòpsyon nan bann kominikasyon yo.
④Koefisyan Non Lineyè Dezyèm Lòd (d33):21 pm/V kont 27 pm/V
Si yo itilize li pou aplikasyon non lineyè tankou jenerasyon dezyèm amonik (SHG), jenerasyon diferans-frekans (DFG), oswa jenerasyon sòm-frekans (SFG), efikasite konvèsyon de materyèl yo ta dwe byen menm jan an.
◆ Avantaj Pri LTOI vs LNOI
1Pi ba pri preparasyon wafer
LNOI mande enplantasyon iyon He pou separasyon kouch, ki gen yon efikasite iyonizasyon ki ba. Okontrè, LTOI itilize enplantasyon iyon H pou separasyon, menm jan ak SOI, ak yon efikasite delaminasyon plis pase 10 fwa pi wo pase LNOI. Sa lakòz yon diferans pri siyifikatif pou waf 6 pous yo: $300 vs $2000, yon rediksyon pri 85%.
2Li deja lajman itilize nan mache elektwonik konsomatè a pou filtè akoustik.(750,000 inite chak ane, itilize pa Samsung, Apple, Sony, elatriye).
◆ Avantaj Pèfòmans LTOI vs LNOI
1Mwens Defo Materyèl, Efè Fotorefraksyon ki Pi Fèb, Plis Estabilite
Okòmansman, modilatè LNOI yo souvan te montre yon derive nan pwen polarizasyon an, sitou akòz akimilasyon chaj ki te koze pa domaj nan koòdone gid vag la. Si yo pa trete yo, aparèy sa yo te ka pran jiska yon jou pou estabilize. Sepandan, yo te devlope plizyè metòd pou adrese pwoblèm sa a, tankou itilizasyon plakaj oksid metalik, polarizasyon substrat, ak rekwi, sa ki fè pwoblèm sa a lajman jere kounye a.
Okontrè, LTOI gen mwens domaj materyèl, sa ki lakòz yon rediksyon siyifikatif nan fenomèn derive. Menm san tretman adisyonèl, pwen operasyon li rete relativman estab. EPFL, Harvard, ak Inivèsite Zhejiang te rapòte rezilta menm jan an. Sepandan, konparezon an souvan itilize modilatè LNOI san tretman, ki ka pa totalman jis; avèk tretman an, pèfòmans tou de materyèl yo gen anpil chans pou yo sanble. Diferans prensipal la se ke LTOI mande mwens etap pwosesis adisyonèl.
2Birefringans ki pi ba: 0.004 vs 0.07
Gwo birefringans niobat ityòm (LNOI) a ka difisil pafwa, sitou paske koube gid ond yo ka lakòz kouplaj mòd ak ibridasyon mòd. Nan LNOI mens, yon koube nan gid ond lan ka konvèti limyè TE an pati an limyè TM, sa ki konplike fabrikasyon sèten aparèy pasif, tankou filtè.
Avèk LTOI, birefringans ki pi ba a elimine pwoblèm sa a, sa ki potansyèlman fè li pi fasil pou devlope aparèy pasif ki gen gwo pèfòmans. EPFL te rapòte tou rezilta remakab, lè l sèvi avèk birefringans ki ba LTOI a ak absans kwaze mòd pou reyalize jenerasyon peny frekans elektwo-optik ultra-laj-espèk ak kontwòl dispèsyon plat atravè yon pakèt spectre. Sa a te lakòz yon lajè band peny 450 nm enpresyonan ak plis pase 2000 liy peny, plizyè fwa pi gwo pase sa ki ka reyalize ak niobat ityòm. Konpare ak peny frekans optik Kerr yo, peny elektwo-optik yo ofri avantaj pou yo pa gen papòt epi yo pi estab, byenke yo mande yon antre mikwo ond ki gen gwo pouvwa.
3Pi wo papòt domaj optik
Papòt domaj optik LTOI a se de fwa plis pase LNOI, sa ki ofri yon avantaj nan aplikasyon non lineyè (e potansyèlman aplikasyon pou Absòpsyon Pafè Kowòdone (CPO) nan lavni). Nivo pouvwa modil optik aktyèl yo pa gen anpil chans pou domaje niobat ityòm.
④Efè Raman ki ba
Sa a konsène tou aplikasyon non lineyè yo. Niobat ityòm gen yon efè Raman fò, ki nan aplikasyon peny frekans optik Kerr ka mennen nan jenerasyon limyè Raman endezirab epi genyen konpetisyon, anpeche peny frekans optik niobat ityòm koupe-x yo rive nan eta soliton an. Avèk LTOI, efè Raman an ka siprime atravè konsepsyon oryantasyon kristal, sa ki pèmèt LTOI koupe-x reyalize jenerasyon peny frekans optik soliton. Sa a pèmèt entegrasyon monolitik peny frekans optik soliton yo ak modilatè gwo vitès, yon bagay ki pa ka reyalize ak LNOI.
◆ Poukisa yo pa t mansyone Tantalat Lityòm Fim Mens (LTOI) pi bonè?
Tantalat ityòm gen yon tanperati Curie ki pi ba pase niobat ityòm (610°C vs. 1157°C). Anvan devlopman teknoloji eteroentegrasyon (XOI), modilatè niobat ityòm yo te fabrike lè l sèvi avèk difizyon Titàn, ki mande pou rekui a plis pase 1000°C, sa ki fè LTOI pa apwopriye. Sepandan, ak chanjman jodi a nan direksyon pou itilize substrats izolan ak grave gid vag pou fòmasyon modilatè, yon tanperati Curie 610°C se plis pase sifizan.
◆ Èske Tantalat Lityòm Fim Mens (LTOI) pral ranplase Niobat Lityòm Fim Mens (TFLN)?
Baze sou rechèch aktyèl yo, LTOI ofri avantaj nan pèfòmans pasif, estabilite, ak pri pwodiksyon sou gwo echèl, san okenn dezavantaj aparan. Sepandan, LTOI pa depase niobat ityòm nan pèfòmans modilasyon, epi pwoblèm estabilite ak LNOI gen solisyon li te ye. Pou modil DR kominikasyon yo, gen yon demann minimòm pou konpozan pasif (epi yo ka itilize nitrid Silisyòm si sa nesesè). Anplis de sa, nouvo envestisman yo nesesè pou retabli pwosesis grave nivo wafer, teknik eteroentegrasyon, ak tès fyab (difikilte a ak grave niobat ityòm pa t gid vag la men reyalize grave nivo wafer ki gen gwo rannman). Se poutèt sa, pou fè konpetisyon ak pozisyon etabli niobat ityòm nan, LTOI ka bezwen dekouvri plis avantaj. Sepandan, akademikman, LTOI ofri yon potansyèl rechèch siyifikatif pou sistèm entegre sou chip, tankou peny elektwo-optik ki kouvri oktav, PPLT, aparèy divizyon longèdonn soliton ak AWG, ak modilatè etalaj.
Dat piblikasyon: 8 novanm 2024