Inçe plýonkaly litium tantalaty (LTOI) materialy integrasiýa edilen optika ulgamynda möhüm täze güýç hökmünde peýda bolýar. Şu ýyl LTOI modulýatorlary boýunça birnäçe ýokary derejeli işler çap edildi, olaryň arasynda Şanhaý Mikrosistema we Maglumat Tehnologiýalary Institutyndan professor Sin Ou tarapyndan hödürlenen ýokary hilli LTOI waferleri we Şweýsariýanyň EPFL-däki professor Kippenbergiň topary tarapyndan işlenip düzülen ýokary hilli tolkun geçirijisiniň aşındyryş prosesleri bar. Olaryň bilelikdäki tagallalary täsirli netijeleri görkezdi. Mundan başga-da, professor Liu Liunyň ýolbaşçylygyndaky Çžejian uniwersitetiniň we professor Lonkaryň ýolbaşçylygyndaky Garward uniwersitetiniň ylmy-barlag toparlary hem ýokary tizlikli, ýokary durnuklylykly LTOI modulýatorlary barada habar berdiler.
Inçe örtükli litium niobatyň (LNOI) ýakyn garyndaşy hökmünde, LTOI litium niobatyň ýokary tizlikli modulýasiýasyny we pes ýitgili häsiýetlerini saklap galýar, şol bir wagtyň özünde arzan baha, pes iki öwüşginlilik we fotorefraksiýa täsirleriniň azalmagy ýaly artykmaçlyklary hödürleýär. Iki materialyň esasy häsiýetleriniň deňeşdirilmegi aşakda görkezilýär.
◆ Litiý Tantalaty (LTOI) bilen Litiý Niobaty (LNOI) arasyndaky meňzeşlikler
①Döwülme görkezijisi:2.12 we 2.21
Bu, iki materiala esaslanýan bir re modeimli tolkun geçirijisiniň ölçegleriniň, egilme radiusynyň we umumy passiw enjam ölçegleriniň örän meňzeşdigini we olaryň süýümli birikdiriş işiniň hem deňeşdirilip bilinýändigini aňladýar. Gowy tolkun geçirijisiniň aşyndyrylmagy bilen, iki material hem goşulyş ýitgisine ýetip biler<0.1 dB/sm. EPFL tolkun geçirijisiniň ýitgisiniň 5.6 dB/m bolandygyny habar berýär.
②Elektro-optik koeffisiýent:30.5 pm/V bilen 30.9 pm/V arasyndaky deňeşdirme
Modulýasiýa netijeliligi iki material üçin hem deňeşdirip bolýar, modulýasiýa Pockels täsirine esaslanýar we ýokary geçirijilik ukybyna mümkinçilik berýär. Häzirki wagtda LTOI modulýatorlary her bir liniýada 400G öndürijilige ýetmäge ukyply, geçirijilik ukyby bolsa 110 GHz-den geçýär.
③Bant aralygy:3.93 eV we 3.78 eV
Iki material hem giň, açyk penjireli bolup, görünýän tolkun uzynlyklaryndan infragyzyl tolkun uzynlyklaryna çenli ulanylyşlary goldaýar, aragatnaşyk zolaklarynda siňdirilme ýok.
④Ikinji Tertipli Syzyksyz Koeffisiýent (d33):21:00/V bilen 27:00/V aralygynda
Ikinji garmonik generasiýa (SHG), tapawut-ýygylyk generasiýa (DFG) ýa-da jemi ýygylyk generasiýa (SFG) ýaly çyzykly däl ulanylyşlar üçin ulanylsa, iki materialyň konwersiýa netijeliligi gaty meňzeş bolmaly.
◆ LTOI-niň LNOI-e garanyňda bahasynyň artykmaçlygy
①Wafer taýýarlamak üçin arzanladyş
LNOI gatlaklary aýyrmak üçin He ion implantasiýasyny talap edýär, bu bolsa ionlaşma netijeliligi pes. Tersine, LTOI SOI-a meňzeş aýyrmak üçin H ion implantasiýasyny ulanýar, delaminasiýa netijeliligi LNOI-dan 10 esse ýokary. Bu bolsa 6 dýuýmlyk waferler üçin bahanyň ep-esli tapawudyna getirýär: 2000 dollara garşy 300 dollar, bu bolsa çykdajylaryň 85% azalmagyna getirýär.
②Ol eýýäm akustik süzgüçler üçin sarp ediş elektronikasy bazarynda giňden ulanylýar.(Her ýyl 750,000 birlik, Samsung, Apple, Sony we ş.m. tarapyndan ulanylýar).
◆ LTOI-iň LNOI-e garanyňda öndürijilik artykmaçlyklary
①Material kemçilikleri az, fotorefraksiýa täsiri gowşak, durnuklylyk has köp
Ilki başda, LNOI modulýatorlary köplenç tolkun geçirijisiniň serhedindäki kemçilikler sebäpli zarýad toplanmagy sebäpli egri nokadyň süýşmegini görkezýärdi. Eger bejerilmedik bolsa, bu enjamlaryň durnuklaşmagy bir güne çenli wagt alyp bilerdi. Şeýle-de bolsa, bu meseläni çözmek üçin dürli usullar işlenip düzüldi, mysal üçin metal oksid örtügini ulanmak, substratyň polýarizasiýasyny we ýumşadyşyny ulanmak, bu meseläni häzir köp derejede dolandyryp bolýar.
Tersine, LTOI-de material kemçilikleri az, bu bolsa sürüş hadysalarynyň ep-esli azalmagyna getirýär. Goşmaça işleniş bolmasa-da, onuň işleýiş nokady deňeşdirme boýunça durnukly bolmagynda galýar. Şeýle netijeler EPFL, Garward we Zhejiang uniwersiteti tarapyndan habar berildi. Şeýle-de bolsa, deňeşdirmede köplenç işlenilmedik LNOI modulýatorlary ulanylýar, bu bolsa doly adalatly bolup bilmez; işlenişde iki materialyň hem işleýşi meňzeş bolmagy mümkin. Esasy tapawut LTOI-iň goşmaça işleniş ädimleriniň az bolmagynda.
②Aşakky birefringensiýa: 0.004 we 0.07
Litiý niobatyň (LNOI) ýokary iki gyralanmasy käwagt kyn bolup biler, esasanam tolkun geçirijisiniň egrilikleri re mode birleşmesine we re mode gibridleşmesine sebäp bolup biler. Inçe LNOI-de tolkun geçirijisindäki egrilik TE çyrasyny bölekleýin TM çyrasyna öwrüp biler, bu bolsa süzgüçler ýaly käbir passiw enjamlaryň öndürilişini kynlaşdyrýar.
LTOI bilen pes iki öwüşginlilik bu meseläni aradan aýyrýar we ýokary öndürijilikli passiw enjamlary işläp düzmegi aňsatlaşdyrýar. EPFL şeýle hem uly netijeleri habar berdi, LTOI-niň pes iki öwüşginliliginden we moda geçişiniň ýoklugyndan peýdalanyp, giň spektral diapazonda tekiz dispersiýa gözegçiligi bilen ultra giň spektrli elektro-optik ýygylykly daragyň döredilmegine ýetdi. Bu bolsa litium niobaty bilen gazanyp boljakdan birnäçe esse uly bolan 2000-den gowrak darajyk liniýasy bolan täsirli 450 nm darajyk zolagyny döretdi. Kerr optik ýygylykly darajyklar bilen deňeşdirilende, elektro-optik darajyklar bosagasyz we has durnukly bolmak artykmaçlygyny hödürleýär, ýöne olar ýokary kuwwatly mikrotolkun girişini talap edýär.
③Optiki zyýanyň ýokary çägi
LTOI-niň optiki zyýan çägi LNOI-den iki esse ýokarydyr, bu bolsa çyzykly däl ulanylyşlarda (we geljekde Koherent Perfect Absorption (CPO) ulanylyşlarynda) artykmaçlyk döredýär. Häzirki optiki modulyň güýç derejeleriniň litium niobata zyýan ýetirmegi mümkin däl.
④Pes Raman täsiri
Bu şeýle hem çyzykly däl ulanylyşlara degişlidir. Litiý niobatyň güýçli Raman täsiri bar, ol Kerr optiki ýygylykly daragy ulanylyşlarynda islenilmeýän Raman ýagtylygynyň döremegine we bäsdeşligiň artmagyna sebäp bolup biler, x-kesilen litium niobatyň optiki ýygylykly daragylarynyň soliton ýagdaýyna ýetmeginiň öňüni alýar. LTOI bilen Raman täsiri kristal ugurly dizaýn arkaly basylyp bilner, bu bolsa x-kesilen LTOI-e soliton optiki ýygylykly daragy döretmegine mümkinçilik berýär. Bu bolsa soliton optiki ýygylykly daragylarynyň ýokary tizlikli modulýatorlar bilen monolit integrasiýasyny üpjün edýär, bu bolsa LNOI bilen amala aşyrylyp bilinmez.
◆ Inçe plýonkaly litium tantalaty (LTOI) näme üçin öň agzalmady?
Litiý tantalaty litium niobata garanda Kýuri temperaturasyndan pes (610°C we 1157°C). Geterointegrasiýa tehnologiýasy (XOI) işlenip düzülmezden öň, litium niobaty modulýatorlary titan diffuziýasy arkaly öndürilýärdi, bu bolsa 1000°C-den ýokary temperaturada ýumşadylmagy talap edýärdi, bu bolsa LTOI-ni ýaramsyz edýärdi. Şeýle-de bolsa, häzirki wagtda modulýator emele getirmek üçin izolýator substratlaryny we tolkun geçirijisini ulanmaga geçmek bilen, 610°C Kýuri temperaturasy ýeterlikden hem köp.
◆ Inçe Plenkaly Litiý Tantalaty (LTOI) Inçe Plenkaly Litiý Niobatyň (TFLN) ornuny tutarmy?
Häzirki barlaglara esaslanyp, LTOI passiw öndürijilik, durnuklylyk we uly möçberli önümçilik çykdajylary babatda artykmaçlyklary hödürleýär, görünýän kemçilikler ýok. Şeýle-de bolsa, LTOI modulýasiýa öndürijiliginde litium niobaty öňe geçmeýär we LNOI bilen baglanyşykly durnuklylyk meseleleriniň belli çözgütleri bar. Aragatnaşyk DR modullary üçin passiw komponentlere minimal isleg bar (we gerek bolsa, kremniý nitridi ulanylyp bilner). Mundan başga-da, wafer derejesindäki aşındyrma proseslerini, geterointegrasiýa usullaryny we ygtybarlylyk synaglaryny täzeden gurmak üçin täze maýa goýumlary talap edilýär (litium niobaty aşındyrmagyň kynçylygy tolkun geçiriji däl-de, ýokary öndürijilikli wafer derejesindäki aşındyrma gazanmakdy). Şonuň üçin, litium niobatyň bellenen orny bilen bäsleşmek üçin LTOI başga artykmaçlyklary açmaly bolup biler. Şeýle-de bolsa, akademiki taýdan LTOI oktawa aralygyndaky elektro-optik taraklar, PPLT, soliton we AWG tolkun uzynlygyny bölmek enjamlary we massiw modulýatorlary ýaly integrasiýa edilen çip ulgamlary üçin uly ylmy-barlag mümkinçiliklerini hödürleýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 8-nji noýabry