Mens-fim ityòm tantalate (LTOI) materyèl ap parèt kòm yon nouvo fòs enpòtan nan jaden an optik entegre. Ane sa a, yo te pibliye plizyè travay wo nivo sou modulatè LTOI, ak gwo kalite wafers LTOI bay pa Pwofesè Xin Ou ki soti nan Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, ak bon jan kalite wod waveguide grave pwosesis devlope pa gwoup Pwofesè Kippenberg nan EPFL. , Swis. Efò kolaborasyon yo te montre rezilta enpresyonan. Anplis de sa, ekip rechèch ki soti nan Zhejiang University ki te dirije pa Pwofesè Liu Liu ak Inivèsite Harvard ki te dirije pa Pwofesè Loncar te rapòte tou sou gwo vitès, segondè-estabilite modulateur LTOI.
Kòm yon fanmi pwòch nan mens-fim ityòm niobate (LNOI), LTOI konsève modulasyon an gwo vitès ak karakteristik ki ba-pèt nan niobat ityòm pandan y ap ofri tou avantaj tankou pri ki ba, birefringe ki ba, ak efè fotorefraktif redwi. Yon konparezon nan karakteristik prensipal yo nan de materyèl yo prezante anba a.
◆ Resanblans ant Lityòm Tantalate (LTOI) ak Lityòm Niobate (LNOI)
①Endèks refraktif:2.12 vs 2.21
Sa a implique ke dimansyon yon sèl-mòd waveguide, reyon koube, ak gwosè aparèy komen pasif ki baze sou tou de materyèl yo sanble anpil, ak pèfòmans kouple fib yo tou konparab. Ak bon waveguide grave, tou de materyèl yo ka reyalize yon pèt ensèsyon nan<0.1 dB/cm. EPFL rapòte yon pèt ond nan 5.6 dB/m.
②Koefisyan elektwo-optik:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
Efikasite modulasyon an konparab pou tou de materyèl, ak modulasyon ki baze sou efè Pockels, sa ki pèmèt gwo Pleasant. Kounye a, modulatè LTOI yo kapab reyalize 400G pou chak liy pèfòmans, ak yon Pleasant ki depase 110 GHz.
③Bandgap:3.93 eV vs 3.78 eV
Tou de materyèl yo gen yon fenèt lajè transparan, sipòte aplikasyon pou soti nan vizib nan longèdonn enfrawouj, ki pa gen okenn absòpsyon nan gwoup kominikasyon yo.
④Koefisyan ki pa lineyè dezyèm lòd (d33):21 pm/V vs 27 pm/V
Si yo itilize pou aplikasyon ki pa lineyè tankou dezyèm jenerasyon Harmony (SHG), jenerasyon diferans-frekans (DFG), oswa jenerasyon sòm-frekans (SFG), efikasite konvèsyon de materyèl yo ta dwe byen menm jan an.
◆ Pri Avantaj LTOI vs LNOI
①Pi ba pri preparasyon wafer
LNOI mande pou He ion implantation pou separasyon kouch, ki gen efikasite ionizasyon ki ba. Kontrèman, LTOI itilize enplantasyon ion H pou separasyon, menm jan ak SOI, ak yon efikasite delaminasyon plis pase 10 fwa pi wo pase LNOI. Sa a lakòz yon diferans enpòtan nan pri pou wafers 6 pous: $300 kont $2000, yon rediksyon pri 85%.
②Li deja lajman itilize nan mache elektwonik konsomatè pou filtè acoustic(750,000 inite chak ane, itilize pa Samsung, Apple, Sony, elatriye).
◆ Avantaj pèfòmans LTOI vs LNOI
①Mwens defo materyèl, pi fèb efè fotorefraktif, plis estabilite
Okòmansman, modulatè LNOI souvan te montre derive pwen patipri, sitou akòz akimilasyon chaj ki te koze pa domaj nan koòdone waveguide la. Si yo pa trete, aparèy sa yo ka pran jiska yon jou pou estabilize. Sepandan, divès metòd yo te devlope pou adrese pwoblèm sa a, tankou lè l sèvi avèk oksid metal CLADDING, polarizasyon substra, ak annealing, ki fè pwoblèm sa a lajman jere kounye a.
Kontrèman, LTOI gen mwens domaj materyèl, ki mennen ale nan fenomèn drift siyifikativman redwi. Menm san pwosesis adisyonèl, pwen opere li yo rete relativman estab. EPFL, Harvard, ak Zhejiang University rapòte rezilta menm jan an. Sepandan, konparezon a souvan itilize modulateur LNOI ki pa trete, ki ka pa totalman jis; ak pwosesis, pèfòmans nan tou de materyèl gen anpil chans menm jan an. Diferans prensipal la chita nan LTOI ki mande mwens etap pwosesis adisyonèl.
②Pi ba Birefringance: 0.004 vs 0.07
Birefringans segondè nan niobat ityòm (LNOI) ka difisil pafwa, espesyalman kòm koube waveguide ka lakòz kouple mòd ak ibridizasyon mòd. Nan LNOI mens, yon koube nan waveguide la ka pasyèlman konvèti limyè TE nan limyè TM, konplike fabrikasyon sèten aparèy pasif, tankou filtè.
Avèk LTOI, birefringans ki pi ba a elimine pwoblèm sa a, ki kapab fè li pi fasil pou devlope aparèy pasif ki gen gwo pèfòmans. EPFL te rapòte tou rezilta remakab, swe birefringence ba LTOI ak absans travèse mòd pou reyalize jenerasyon peny frekans elektwo-optik ultra-lajè ak kontwòl dispèsyon plat atravè yon pakèt espèk. Sa a te lakòz yon enpresyonan Pleasant peny 450 nm ak plis pase 2000 liy peny, plizyè fwa pi gwo pase sa ki ka reyalize ak niobat ityòm. Konpare ak peny frekans optik Kerr, peny elektwo-optik ofri avantaj pou yo pa papòt-gratis ak plis ki estab, menm si yo mande pou yon opinyon mikwo ond ki gen gwo pouvwa.
③Pi wo papòt domaj optik
Papòt domaj optik nan LTOI se de fwa sa ki nan LNOI, ofri yon avantaj nan aplikasyon ki pa lineyè (ak potansyèlman aplikasyon Coherent Perfect Absorption (CPO) nan lavni). Nivo pouvwa modil optik aktyèl yo pa gen anpil chans pou domaje niobat ityòm.
④Efè Raman ki ba
Sa a tou gen rapò ak aplikasyon ki pa lineyè. Niobat ityòm gen yon efè Raman fò, ki nan aplikasyon Kerr optik peny frekans ka mennen nan jenerasyon limyè Raman vle ak genyen konpetisyon, anpeche x-koupe ityòm niobat peny frekans optik rive nan eta a soliton. Avèk LTOI, efè Raman ka siprime atravè konsepsyon oryantasyon kristal, sa ki pèmèt x-cut LTOI reyalize jenerasyon peny frekans optik soliton. Sa a pèmèt entegrasyon monolitik peny frekans optik soliton ak modulateur gwo vitès, yon feat pa ka reyalize ak LNOI.
◆ Poukisa yo pa t mansyone Lityòm Tantal (LTOI) nan fim mens anvan?
Tantat ityòm gen yon tanperati Curie ki pi ba pase niobat ityòm (610 ° C kont 1157 ° C). Anvan devlopman teknoloji heterointegration (XOI), modilateur niobat ityòm yo te fabrike lè l sèvi avèk difizyon Titàn, ki mande pou rkwir nan plis pase 1000 ° C, ki fè LTOI pa apwopriye. Sepandan, ak chanjman jodi a nan direksyon pou itilize substrats izolan ak grave ond pou fòmasyon modulatè, yon tanperati 610 ° C Curie pi plis pase ase.
◆ Èske LTOI (Tantal Lityòm Mens) Èske Ranplase Niobat Ityòm Fim Mens (TFLN)?
Ki baze sou rechèch aktyèl la, LTOI ofri avantaj nan pèfòmans pasif, estabilite, ak pri pwodiksyon gwo echèl, ki pa gen okenn dezavantaj aparan. Sepandan, LTOI pa depase ityòm niobate nan pèfòmans modulation, ak pwoblèm estabilite ak LNOI gen solisyon li te ye. Pou modil kominikasyon DR, gen yon demann minim pou konpozan pasif (ak nitrure Silisyòm ta ka itilize si sa nesesè). Anplis de sa, nouvo envèstisman yo oblije re-etabli pwosesis grave nan nivo wafer, teknik eteroentegrasyon, ak tès fyab (difikilte a ak gravure niobat ityòm pa t 'guide vag la men reyalize wo-rendeman grave-nivo wafer). Se poutèt sa, fè konpetisyon ak pozisyon etabli ityòm niobat, LTOI ka bezwen dekouvri plis avantaj. Akademikman, sepandan, LTOI ofri potansyèl rechèch enpòtan pou sistèm entegre sou-chip, tankou peny elektwo-optik oktav, PPLT, soliton ak aparèy divizyon longèdonn AWG, ak modulateur etalaj.
Tan pòs: Nov-08-2024