Нимгэн хальсан литийн танталат (LTOI) материал нь нэгдсэн оптикийн салбарт томоохон шинэ хүч болж гарч ирж байна. Энэ жил LTOI модуляторуудын талаар өндөр түвшний хэд хэдэн бүтээл хэвлэгдэн гарсан бөгөөд Шанхайн Микросистем, мэдээллийн технологийн хүрээлэнгийн профессор Шин Оугийн өгсөн өндөр чанарын LTOI хавтан, EPFL-ийн профессор Киппенбергийн бүлгийн боловсруулсан өндөр чанартай долгион хөтлүүр сийлбэрлэх процессууд. , Швейцарь. Тэдний хамтын хүчин чармайлт гайхалтай үр дүнг харуулсан. Нэмж дурдахад, профессор Лю Лю тэргүүтэй Жэжян их сургууль, профессор Лонкараар ахлуулсан Харвардын их сургуулийн судалгааны багууд мөн өндөр хурдтай, тогтвортой LTOI модуляторуудын талаар мэдээлсэн байна.
Нимгэн хальсан литийн ниобатын (LNOI) ойрын хамаатан садан болохын хувьд LTOI нь литийн ниобатын өндөр хурдны модуляц, алдагдал багатай шинж чанарыг хадгалж, хямд өртөгтэй, хос хугаралт багатай, гэрэл хугарлын нөлөө багатай зэрэг давуу талуудтай. Хоёр материалын үндсэн шинж чанаруудын харьцуулалтыг доор үзүүлэв.
◆ Лити танталат (LTOI) ба литийн ниобат (LNOI) хоёрын ижил төстэй байдал
①Хугарлын индекс:2.12 эсрэг 2.21
Энэ нь нэг горимын долгионы хөтлүүрийн хэмжээс, гулзайлтын радиус, хоёр материал дээр суурилсан нийтлэг идэвхгүй төхөөрөмжийн хэмжээ нь маш төстэй бөгөөд тэдгээрийн шилэн холболтын гүйцэтгэлийг харьцуулж болно гэсэн үг юм. Долгион хөтлүүрийг сайн сийлбэрлэснээр хоёр материал хоёулаа оруулгын алдагдалд хүрч чадна<0.1 дБ/см. EPFL долгион хөтлүүрийн алдагдал 5.6 дБ/м байна.
②Цахилгаан оптик коэффициент:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
Модуляцийн үр ашгийг хоёр материалын хувьд харьцуулах боломжтой бөгөөд Pockels эффект дээр суурилсан модуляци нь өндөр зурвасын өргөнийг ашиглах боломжийг олгодог. Одоогийн байдлаар LTOI модуляторууд нь 110 GHz-ээс дээш зурвасын өргөнтэй, нэг эгнээнд 400G-д хүрэх чадвартай.
③Туузны зай:3.93 эВ эсрэг 3.78 эВ
Энэ хоёр материал нь өргөн тунгалаг цонхтой бөгөөд харагдахаас хэт улаан туяаны долгион хүртэлх хэрэглээг дэмждэг бөгөөд холбооны зурваст шингэдэггүй.
④Хоёрдугаар эрэмбийн шугаман бус коэффициент (d33):21 цаг/V vs 27 цаг/V
Хоёр дахь гармоник үүсгэх (SHG), зөрүү-давтамж үүсгэх (DFG) эсвэл нийлбэр давтамж үүсгэх (SFG) гэх мэт шугаман бус хэрэглээнд ашигладаг бол хоёр материалын хувиргах үр ашиг нь нэлээд төстэй байх ёстой.
◆ LTOI-ийн зардлын давуу тал
①Вафель бэлтгэх зардал бага
LNOI нь иончлолын үр ашиг багатай давхарга тусгаарлахын тулд He ионы суулгацыг шаарддаг. Үүний эсрэгээр, LTOI нь SOI-тэй төстэй H ион суулгацыг салгахад ашигладаг бөгөөд давхаргын үр ашиг нь LNOI-ээс 10 дахин их байдаг. Үүний үр дүнд 6 инчийн вафлины үнийн ихээхэн зөрүү гарч ирнэ: 300 доллартай харьцуулахад 2000 доллар, зардал 85% буурна.
②Энэ нь акустик шүүлтүүрт өргөн хэрэглээний цахилгаан барааны зах зээлд аль хэдийн өргөн хэрэглэгддэг(Жилд 750,000 ширхэг, Samsung, Apple, Sony гэх мэт компаниуд ашигладаг).
◆ LTOI ба LNOI-ийн гүйцэтгэлийн давуу тал
①Материалын согог бага, гэрэл хугарлын нөлөө сул, илүү тогтвортой байдал
Эхэндээ LNOI модуляторууд гол төлөв долгион хөтлүүрийн интерфэйс дэх согогоос үүссэн цэнэгийн хуримтлалаас шалтгаалж хазайсан цэгийн шилжилтийг харуулдаг. Хэрэв эмчлэхгүй бол эдгээр төхөөрөмжийг тогтворжуулахад нэг хоног шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд металлын ислийн бүрээс, субстратын туйлшрал, ангалалтыг ашиглах гэх мэт янз бүрийн аргуудыг боловсруулсан нь одоо энэ асуудлыг шийдвэрлэх боломжтой болсон.
Үүний эсрэгээр, LTOI нь материалын согог багатай тул шилжилтийн үзэгдлийг мэдэгдэхүйц бууруулахад хүргэдэг. Нэмэлт боловсруулалт хийгдээгүй ч гэсэн түүний ажиллах цэг харьцангуй тогтвортой хэвээр байна. Үүнтэй төстэй үр дүнг EPFL, Харвард, Жэжян их сургууль мэдээлсэн байна. Гэсэн хэдий ч харьцуулалт нь ихэвчлэн боловсруулагдаагүй LNOI модуляторуудыг ашигладаг бөгөөд энэ нь бүхэлдээ шударга бус байж болох юм; боловсруулалтын явцад хоёр материалын гүйцэтгэл ижил төстэй байх магадлалтай. Гол ялгаа нь цөөн тооны нэмэлт боловсруулалтын алхам шаарддаг LTOI-д оршдог.
②Доод хос эвдрэл: 0.004 эсрэг 0.07
Литиум ниобатын (LNOI) өндөр хос хугаралт нь заримдаа хэцүү байдаг, ялангуяа долгион хөтлүүр гулзайлгах нь горимын холболт болон горимын эрлийзжилтийг үүсгэдэг. Нимгэн LNOI-д долгионы хөтлүүрийн гулзайлт нь TE гэрлийг хэсэгчлэн TM гэрэл болгон хувиргаж, шүүлтүүр гэх мэт зарим идэвхгүй төхөөрөмжүүдийг үйлдвэрлэхэд хүндрэл учруулдаг.
LTOI-ийн тусламжтайгаар бага хос хугаралт нь энэ асуудлыг арилгаж, өндөр хүчин чадалтай идэвхгүй төхөөрөмжийг хөгжүүлэхэд хялбар болгодог. EPFL нь мөн LTOI-ийн хос хугаралт багатай, горимд огтлолцдоггүй байдлыг ашиглан өргөн спектрийн мужид хавтгай тархалтын хяналттай хэт өргөн хүрээний цахилгаан-оптик давтамжийн самыг бий болгохын тулд мэдэгдэхүйц үр дүнг мэдээлэв. Үүний үр дүнд 450 нм самнах зурвасын өргөн нь 2000 гаруй самнах шугамтай болсон бөгөөд энэ нь лити ниобаттай харьцуулахад хэд дахин том юм. Керр оптик давтамжтай самнуудтай харьцуулахад цахилгаан оптик самнууд нь өндөр хүчин чадалтай богино долгионы оролт шаарддаг ч босгогүй, илүү тогтвортой байдгаараа давуу талтай.
③Оптик гэмтлийн босго өндөр
LTOI-ийн оптик гэмтлийн босго нь LNOI-ээс 2 дахин их байгаа нь шугаман бус хэрэглээнд (мөн ирээдүйн уялдаа холбоотой төгс шингээлтийн (CPO) програмуудад) давуу талтай. Одоогийн оптик модулийн тэжээлийн түвшин нь литийн ниобатыг гэмтээх магадлал багатай юм.
④Раман бага нөлөө
Энэ нь шугаман бус хэрэглээнд мөн хамаарна. Литиум ниобат нь хүчтэй Раман нөлөөтэй бөгөөд Керрийн оптик давтамжийн самнуудын хэрэглээнд хүсээгүй Раман гэрэл үүсгэж, өрсөлдөөнийг бий болгож, x хэлбэрийн литийн ниобат оптик давтамжийн самнуудыг солитон төлөвт хүргэхээс сэргийлдэг. LTOI-ийн тусламжтайгаар Раман эффектийг болор чиг баримжаагаар дарж, x-cut LTOI нь солитон оптик давтамжийн сам үүсгэх боломжийг олгодог. Энэ нь солитоны оптик давтамжийн самнуудыг өндөр хурдны модуляторуудтай нэгтгэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь LNOI-ийн хувьд боломжгүй юм.
◆ Нимгэн хальсан литийн танталатыг (LTOI) яагаад өмнө нь дурдаагүй вэ?
Лити танталат нь литийн ниобатаас бага Кюри температуртай байдаг (610 ° C-аас 1157 ° C). Гетероинтеграцчлалын технологийг (XOI) хөгжүүлэхээс өмнө литийн ниобат модуляторуудыг титаны диффузийг ашиглан үйлдвэрлэдэг байсан бөгөөд энэ нь 1000 ° C-аас дээш температурт зөөлрүүлэх шаардлагатай байдаг тул LTOI-ийг тохиромжгүй болгодог. Гэсэн хэдий ч, модулятор үүсэхийн тулд тусгаарлагч субстрат, долгионы хөтлүүр сийлбэрийг ашиглах тал руу шилжиж байгаа өнөө үед Кюригийн 610 ° C температур хангалттай байх болно.
◆ Нимгэн хальсан литийн танталат (LTOI) нь нимгэн хальсан литийн ниобатыг (TFLN) солих уу?
Одоогийн судалгаан дээр үндэслэн LTOI нь идэвхгүй гүйцэтгэл, тогтвортой байдал, том хэмжээний үйлдвэрлэлийн өртөг зэрэг давуу талуудыг санал болгодог бөгөөд илэрхий сул тал байхгүй. Гэсэн хэдий ч LTOI нь модуляцын гүйцэтгэлээр литийн ниобатаас давж гардаггүй бөгөөд LNOI-ийн тогтвортой байдлын асуудал тодорхой шийдэлтэй байдаг. Харилцаа холбооны DR модулиудын хувьд идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн эрэлт хамгийн бага байдаг (мөн шаардлагатай бол цахиурын нитридыг ашиглаж болно). Нэмж дурдахад, өрмөнцөрийн түвшний сийлбэр хийх процесс, гетероинтеграцчлалын техник, найдвартай байдлын туршилтыг сэргээхэд шинэ хөрөнгө оруулалт шаардлагатай (литийн ниобат сийлбэртэй холбоотой бэрхшээл нь долгионы хөтлүүр биш харин өрмөнцөрийн түвшний сийлбэрийг өндөр бүтээмжтэй болгох явдал байсан). Тиймээс литийн ниобатын тогтсон байр суурьтай өрсөлдөхийн тулд LTOI нь цаашдын давуу талуудыг илрүүлэх шаардлагатай байж магадгүй юм. Хэдийгээр академийн хувьд LTOI нь октавын давтамжтай цахилгаан оптик сам, PPLT, солитон ба AWG долгионы уртыг хуваах төхөөрөмж, массив модулятор зэрэг чип дээрх нэгдсэн системүүдийн судалгааны томоохон боломжийг санал болгодог.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 11-р сарын 08-ны өдөр