एकीकृत अप्टिक्स क्षेत्रमा थिन-फिल्म लिथियम ट्यान्टालेट (LTOI) सामग्री एकीकृत अप्टिक्स क्षेत्रमा एक महत्वपूर्ण नयाँ शक्तिको रूपमा उदाइरहेको छ। यस वर्ष, LTOI मोड्युलेटरहरूमा धेरै उच्च-स्तरीय कार्यहरू प्रकाशित भएका छन्, जसमा सांघाई इन्स्टिच्युट अफ माइक्रोसिस्टम एण्ड इन्फर्मेसन टेक्नोलोजीका प्रोफेसर जिन ओउद्वारा प्रदान गरिएको उच्च-गुणस्तरको LTOI वेफरहरू र स्विट्जरल्याण्डको EPFL मा प्रोफेसर किपेनबर्गको समूहद्वारा विकसित उच्च-गुणस्तरको वेभगाइड एचिंग प्रक्रियाहरू समावेश छन्। तिनीहरूको सहयोगी प्रयासहरूले प्रभावशाली परिणामहरू प्रदर्शन गरेका छन्। थप रूपमा, प्रोफेसर लिउ लिउको नेतृत्वमा झेजियाङ विश्वविद्यालय र प्रोफेसर लोन्कारको नेतृत्वमा हार्वर्ड विश्वविद्यालयका अनुसन्धान टोलीहरूले उच्च-गति, उच्च-स्थिरता LTOI मोड्युलेटरहरूमा पनि रिपोर्ट गरेका छन्।
पातलो-फिल्म लिथियम निओबेट (LNOI) को नजिकको नातेदारको रूपमा, LTOI ले लिथियम निओबेटको उच्च-गति मोड्युलेसन र कम-क्षति विशेषताहरू कायम राख्छ जबकि कम लागत, कम बाइरेफ्रिन्जेन्स, र कम फोटोरेफ्र्याक्टिभ प्रभावहरू जस्ता फाइदाहरू पनि प्रदान गर्दछ। दुई सामग्रीहरूको मुख्य विशेषताहरूको तुलना तल प्रस्तुत गरिएको छ।
◆ लिथियम ट्यान्टालेट (LTOI) र लिथियम निओबेट (LNOI) बीच समानताहरू
①अपवर्तक सूचकांक:२.१२ विरुद्ध २.२१
यसले संकेत गर्छ कि दुवै सामग्रीमा आधारित एकल-मोड वेभगाइड आयामहरू, बेन्डिङ रेडियस, र सामान्य निष्क्रिय उपकरण आकारहरू धेरै समान छन्, र तिनीहरूको फाइबर युग्मन प्रदर्शन पनि तुलनात्मक छ। राम्रो वेभगाइड एचिंगको साथ, दुबै सामग्रीहरूले सम्मिलन हानि प्राप्त गर्न सक्छन्।<0.1 dB/cm। EPFL ले ५.६ dB/m को वेभगाइड नोक्सान रिपोर्ट गर्छ।
②इलेक्ट्रो-अप्टिक गुणांक:३०.५ बजे/शुक्रबार विरुद्ध ३०.९ बजे/शुक्रबार
मोड्युलेसन दक्षता दुवै सामग्रीहरूको लागि तुलनात्मक छ, पोकेल्स प्रभावमा आधारित मोड्युलेसनले उच्च ब्यान्डविथको लागि अनुमति दिन्छ। हाल, LTOI मोड्युलेटरहरू प्रति लेन प्रदर्शन ४००G प्राप्त गर्न सक्षम छन्, जसको ब्यान्डविथ ११० GHz भन्दा बढी छ।
③ब्यान्डग्याप:३.९३ eV विरुद्ध ३.७८ eV
दुबै सामग्रीहरूमा फराकिलो पारदर्शी झ्याल छ, जसले दृश्यात्मक देखि इन्फ्रारेड तरंगदैर्ध्य सम्मका अनुप्रयोगहरूलाई समर्थन गर्दछ, सञ्चार ब्यान्डहरूमा कुनै अवशोषण बिना।
④दोस्रो-क्रम गैर-रेखीय गुणांक (d33):राति ११ बजे/वी विरुद्ध राति २७ बजे/वी
यदि दोस्रो हार्मोनिक जेनेरेसन (SHG), डिफरन्स-फ्रिक्वेन्सी जेनेरेसन (DFG), वा सम-फ्रिक्वेन्सी जेनेरेसन (SFG) जस्ता गैर-रेखीय अनुप्रयोगहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ भने, दुई सामग्रीहरूको रूपान्तरण दक्षता धेरै समान हुनुपर्छ।
◆ LTOI बनाम LNOI को लागत लाभ
①कम वेफर तयारी लागत
LNOI लाई तह विभाजनको लागि He आयन प्रत्यारोपण आवश्यक पर्दछ, जसको आयनीकरण दक्षता कम हुन्छ। यसको विपरित, LTOI ले SOI जस्तै पृथकीकरणको लागि H आयन प्रत्यारोपण प्रयोग गर्दछ, जसको डिलेमिनेशन दक्षता LNOI भन्दा १० गुणा बढी हुन्छ। यसले ६-इन्च वेफरहरूको लागि महत्त्वपूर्ण मूल्य भिन्नता निम्त्याउँछ: $३०० बनाम $२०००, ८५% लागत घटाउने।
②यो पहिले नै ध्वनिक फिल्टरहरूको लागि उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्स बजारमा व्यापक रूपमा प्रयोग भइसकेको छ।(वार्षिक ७,५०,००० युनिट, सामसुङ, एप्पल, सोनी, आदि द्वारा प्रयोग गरिन्छ)।
◆ LTOI बनाम LNOI का कार्यसम्पादन फाइदाहरू
①कम भौतिक दोष, कमजोर फोटोरेफ्र्याक्टिव प्रभाव, बढी स्थिरता
सुरुमा, LNOI मोड्युलेटरहरूले प्रायः बायस पोइन्ट ड्रिफ्ट प्रदर्शन गर्थे, मुख्यतया वेभगाइड इन्टरफेसमा दोषहरूको कारणले गर्दा चार्ज संचयको कारणले। यदि उपचार नगरिएमा, यी उपकरणहरू स्थिर हुन एक दिनसम्म लाग्न सक्छ। यद्यपि, यस समस्यालाई सम्बोधन गर्न विभिन्न विधिहरू विकास गरिएको थियो, जस्तै धातु अक्साइड क्ल्याडिङ प्रयोग गर्ने, सब्सट्रेट ध्रुवीकरण, र एनिलिङ, जसले गर्दा यो समस्या अहिले धेरै हदसम्म व्यवस्थित भएको छ।
यसको विपरित, LTOI मा कम सामग्री दोषहरू छन्, जसले गर्दा बहाव घटनाहरू उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छन्। थप प्रशोधन बिना पनि, यसको सञ्चालन बिन्दु अपेक्षाकृत स्थिर रहन्छ। EPFL, हार्वर्ड, र Zhejiang विश्वविद्यालय द्वारा समान परिणामहरू रिपोर्ट गरिएको छ। यद्यपि, तुलनामा प्रायः उपचार नगरिएका LNOI मोड्युलेटरहरू प्रयोग गरिन्छ, जुन पूर्ण रूपमा निष्पक्ष नहुन सक्छ; प्रशोधनको साथ, दुवै सामग्रीको प्रदर्शन सम्भवतः समान छ। मुख्य भिन्नता LTOI मा छ जसलाई कम अतिरिक्त प्रशोधन चरणहरू आवश्यक पर्दछ।
②तल्लो बाइरेफ्रिन्जेन्स: ०.००४ विरुद्ध ०.०७
लिथियम नियोबेट (LNOI) को उच्च बाइरेफ्रिन्जेन्स कहिलेकाहीं चुनौतीपूर्ण हुन सक्छ, विशेष गरी किनकि वेभगाइड बेन्डले मोड कपलिंग र मोड हाइब्रिडाइजेसन निम्त्याउन सक्छ। पातलो LNOI मा, वेभगाइडमा रहेको बेन्डले TE प्रकाशलाई आंशिक रूपमा TM प्रकाशमा रूपान्तरण गर्न सक्छ, जसले गर्दा फिल्टरहरू जस्ता केही निष्क्रिय उपकरणहरूको निर्माण जटिल हुन्छ।
LTOI को साथ, कम बाइरेफ्रिन्जेन्सले यो समस्यालाई हटाउँछ, सम्भावित रूपमा उच्च-प्रदर्शन निष्क्रिय उपकरणहरू विकास गर्न सजिलो बनाउँछ। EPFL ले उल्लेखनीय परिणामहरू पनि रिपोर्ट गरेको छ, LTOI को कम बाइरेफ्रिन्जेन्स र मोड-क्रसिङको अनुपस्थितिलाई प्रयोग गर्दै फराकिलो स्पेक्ट्रल दायरामा फ्ल्याट फैलावट नियन्त्रणको साथ अल्ट्रा-वाइड-स्पेक्ट्रम इलेक्ट्रो-अप्टिक फ्रिक्वेन्सी कम्ब जेनेरेसन प्राप्त गर्न। यसले २००० भन्दा बढी कम्ब लाइनहरू सहितको प्रभावशाली ४५० एनएम कम्ब ब्यान्डविथको परिणामस्वरूप, लिथियम नियोबेटले प्राप्त गर्न सकिने भन्दा धेरै गुणा ठूलो। केर अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कम्बको तुलनामा, इलेक्ट्रो-अप्टिक कम्बले थ्रेसहोल्ड-मुक्त र अधिक स्थिर हुने फाइदा प्रदान गर्दछ, यद्यपि तिनीहरूलाई उच्च-शक्ति माइक्रोवेभ इनपुट चाहिन्छ।
③उच्च अप्टिकल क्षति थ्रेसहोल्ड
LTOI को अप्टिकल क्षति थ्रेसहोल्ड LNOI को भन्दा दोब्बर छ, जसले गैर-रेखीय अनुप्रयोगहरू (र सम्भावित रूपमा भविष्यको कोहेरेन्ट परफेक्ट अवशोषण (CPO) अनुप्रयोगहरूमा फाइदा प्रदान गर्दछ)। हालको अप्टिकल मोड्युल पावर स्तरले लिथियम निओबेटलाई क्षति पुर्याउने सम्भावना छैन।
④कम रमन प्रभाव
यो गैर-रेखीय अनुप्रयोगहरूमा पनि लागू हुन्छ। लिथियम निओबेटमा बलियो रमन प्रभाव हुन्छ, जसले केर अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कम्ब अनुप्रयोगहरूमा अवांछित रमन प्रकाश उत्पादन र प्रतिस्पर्धा बढाउन सक्छ, जसले एक्स-कट लिथियम निओबेट अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कम्बहरूलाई सोलिटन अवस्थामा पुग्नबाट रोक्छ। LTOI को साथ, रमन प्रभावलाई क्रिस्टल अभिमुखीकरण डिजाइन मार्फत दबाउन सकिन्छ, जसले एक्स-कट LTOI लाई सोलिटन अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कम्ब उत्पादन प्राप्त गर्न अनुमति दिन्छ। यसले उच्च-गति मोड्युलेटरहरूसँग सोलिटन अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कम्बहरूको मोनोलिथिक एकीकरणलाई सक्षम बनाउँछ, जुन LNOI सँग प्राप्त गर्न सकिँदैन।
◆ किन पहिले थिन-फिल्म लिथियम ट्यान्टालेट (LTOI) उल्लेख गरिएको थिएन?
लिथियम ट्यान्टालेटमा लिथियम निओबेट भन्दा कम क्युरी तापक्रम हुन्छ (६१०°C बनाम ११५७°C)। हेटेरोइन्टिग्रेसन टेक्नोलोजी (XOI) को विकास हुनुभन्दा पहिले, लिथियम निओबेट मोड्युलेटरहरू टाइटेनियम डिफ्युजन प्रयोग गरेर निर्माण गरिन्थ्यो, जसलाई १०००°C भन्दा बढीमा एनिलिङ आवश्यक पर्दछ, जसले गर्दा LTOI अनुपयुक्त हुन्छ। यद्यपि, आजको मोड्युलेटर गठनको लागि इन्सुलेटर सब्सट्रेटहरू र वेभगाइड एचिङ प्रयोग गर्ने दिशामा परिवर्तनसँगै, ६१०°C क्युरी तापक्रम पर्याप्त भन्दा बढी छ।
◆ के थिन-फिल्म लिथियम ट्यान्टालेट (LTOI) ले थिन-फिल्म लिथियम निओबेट (TFLN) लाई प्रतिस्थापन गर्नेछ?
हालको अनुसन्धानको आधारमा, LTOI ले निष्क्रिय प्रदर्शन, स्थिरता, र ठूलो मात्रामा उत्पादन लागतमा फाइदाहरू प्रदान गर्दछ, कुनै स्पष्ट कमजोरीहरू बिना। यद्यपि, LTOI ले मोड्युलेसन प्रदर्शनमा लिथियम निओबेटलाई उछिन्दैन, र LNOI सँग स्थिरता समस्याहरू ज्ञात समाधानहरू छन्। सञ्चार DR मोड्युलहरूको लागि, निष्क्रिय घटकहरूको लागि न्यूनतम माग छ (र आवश्यक परेमा सिलिकन नाइट्राइड प्रयोग गर्न सकिन्छ)। थप रूपमा, वेफर-स्तर एचिंग प्रक्रियाहरू, हेटेरोइन्टिग्रेसन प्रविधिहरू, र विश्वसनीयता परीक्षण पुन: स्थापना गर्न नयाँ लगानीहरू आवश्यक पर्दछ (लिथियम निओबेट एचिंगको कठिनाई वेभगाइड थिएन तर उच्च-उपज वेफर-स्तर एचिंग प्राप्त गर्नु थियो)। त्यसकारण, लिथियम निओबेटको स्थापित स्थितिसँग प्रतिस्पर्धा गर्न, LTOI ले थप फाइदाहरू उजागर गर्न आवश्यक पर्न सक्छ। तथापि, शैक्षिक रूपमा, LTOI ले अक्टेभ-स्प्यानिङ इलेक्ट्रो-अप्टिक कम्ब्स, PPLT, सोलिटन र AWG तरंगदैर्ध्य विभाजन उपकरणहरू, र एरे मोड्युलेटरहरू जस्ता एकीकृत अन-चिप प्रणालीहरूको लागि महत्त्वपूर्ण अनुसन्धान सम्भावना प्रदान गर्दछ।
पोस्ट समय: नोभेम्बर-०८-२०२४