Maldikfilma litia tantalato (LTOI) materialo aperas kiel signifa nova forto en la integra optika kampo. Ĉi-jare, pluraj altnivelaj verkoj pri LTOI-moduliloj estis publikigitaj, kun altkvalitaj LTOI-oblatoj provizitaj de profesoro Xin Ou de la Ŝanhaja Instituto pri Mikrosistemo kaj Informa Teknologio, kaj altkvalitaj ondgviditaj akvafortaj procezoj evoluigitaj de la grupo de profesoro Kippenberg ĉe EPFL. , Svislando. Iliaj kunlaboraj klopodoj montris imponajn rezultojn. Aldone, esplorteamoj de Zhejiang-Universitato gvidataj de Profesoro Liu Liu kaj Harvard-Universitato gvidata de Profesoro Loncar ankaŭ raportis pri altrapidaj, altstabilecaj LTOI-moduliloj.
Kiel proksima parenco de maldikfilma litia niobato (LNOI), LTOI konservas la altrapida moduladon kaj malalt-perdajn trajtojn de litia niobato dum ankaŭ ofertante avantaĝojn kiel ekzemple malalta kosto, malalta birefringeco, kaj reduktitaj fotorefraktaj efikoj. Komparo de la ĉefaj karakterizaĵoj de la du materialoj estas prezentita sube.
◆ Similecoj inter Litia tantalato (LTOI) kaj Litio Niobato (LNOI)
①Refrakta Indekso:2.12 kontraŭ 2.21
Tio implicas ke la unureĝimaj ondgviddimensioj, fleksradiuso, kaj oftaj pasivaj aparatograndecoj bazitaj sur ambaŭ materialoj estas tre similaj, kaj ilia fibra kunliga efikeco ankaŭ estas komparebla. Kun bona ondgvidakvaforto, ambaŭ materialoj povas atingi enmetperdon de<0,1 dB/cm. EPFL raportas ondgvidperdon de 5.6 dB/m.
②Elektro-optika koeficiento:30.5 pm/V kontraŭ 30.9 pm/V
La modula efikeco estas komparebla por ambaŭ materialoj, kun modulado bazita sur la Pockels-efiko, enkalkulante altan bendolarĝon. Nuntempe, LTOI-moduliloj kapablas atingi 400G per lena efikeco, kun bendolarĝo superanta 110 GHz.
③Bandgap:3,93 eV kontraŭ 3,78 eV
Ambaŭ materialoj havas larĝan travideblan fenestron, apogante aplikojn de videblaj ĝis infraruĝaj ondolongoj, kun neniu sorbado en la komunikadbendoj.
④Duaorda Nelinia Koeficiento (d33):21 pm/V vs 27 pm/V
Se uzite por neliniaj aplikoj kiel ekzemple dua harmonia generacio (SHG), diferenco-frekvenca generacio (DFG), aŭ sum-frekvenca generacio (SFG), la konvertaj efikecoj de la du materialoj devus esti tre similaj.
◆ Kosta Avantaĝo de LTOI kontraŭ LNOI
①Malsupra Oblata Prepara Kosto
LNOI postulas He-jonenplantadon por tavoldisigo, kiu havas malaltan jonigan efikecon. En kontrasto, LTOI uzas H-jonenplantadon por apartigo, simila al SOI, kun delamination efikeco pli ol 10 fojojn pli alta ol LNOI. Ĉi tio rezultigas gravan prezdiferencon por 6-colaj oblatoj: $ 300 kontraŭ $ 2000, 85% kostoredukto.
②Ĝi jam estas vaste uzata en la konsumelektronika merkato por akustikaj filtriloj(750,000 ekzempleroj ĉiujare, uzataj de Samsung, Apple, Sony, ktp.).
◆ Efikecaj Avantaĝoj de LTOI kontraŭ LNOI
①Malpli da Materialaj Difektoj, Pli Malforta Fotorefrakta Efekto, Pli da Stabileco
Komence, LNOI-moduliloj ofte elmontris biaspunktan drivon, ĉefe pro ŝargomasiĝo kaŭzita de difektoj ĉe la ondgvidinterfaco. Se ne traktitaj, ĉi tiuj aparatoj povus daŭri ĝis tago por stabiligi. Tamen, diversaj metodoj estis evoluigitaj por trakti tiun temon, kiel ekzemple uzado de metaloksida tegaĵo, substratpolusiĝo, kaj kalzigado, igante tiun problemon plejparte regebla nun.
En kontrasto, LTOI havas pli malmultajn materialajn difektojn, kondukante al signife reduktitaj drivfenomenoj. Eĉ sen plia prilaborado, ĝia operacia punkto restas relative stabila. Similaj rezultoj estis raportitaj fare de EPFL, Harvard, kaj Zhejiang University. Tamen, la komparo ofte uzas netraktitajn LNOI-modulilojn, kiuj eble ne estas tute justaj; kun pretigo, la agado de ambaŭ materialoj verŝajne similas. La ĉefdiferenco kuŝas en LTOI postulanta malpli da kromaj pretigaj paŝoj.
②Malsupra Birefringo: 0.004 vs 0.07
La alta birefringo de litio niobato (LNOI) povas esti malfacila foje, precipe ĉar ondgvidkurboj povas kaŭzi reĝimkupladon kaj reĝimhibridigon. En maldika LNOI, kurbo en la ondgvidisto povas parte konverti TE-lumon en TM-lumon, malfaciligante la fabrikadon de certaj pasivaj aparatoj, kiel filtriloj.
Kun LTOI, la pli malalta birefringo forigas ĉi tiun problemon, eble faciligante disvolvi alt-efikecajn pasivajn aparatojn. EPFL ankaŭ raportis rimarkindajn rezultojn, ekspluatante la malaltan birefringon kaj foreston de reĝimkruciĝo de LTOI por atingi ultra-larĝ-spektran elektro-optikan frekvencan kombilan generacion kun plata disvastigkontrolo trans larĝa spektra gamo. Tio rezultigis imponan 450 Nm kombilbendolarĝon kun pli ol 2000 kombillinioj, plurajn fojojn pli grandaj ol kio povas esti atingita kun litia niobato. Kompare kun Kerr-optikaj frekvencaj kombiloj, elektro-optikaj kombiloj ofertas la avantaĝon de esti sensojlaj kaj pli stabilaj, kvankam ili postulas alt-motoran mikroondan enigaĵon.
③Pli alta Optika Damaĝo-Sojlo
La optika difekta sojlo de LTOI estas duoble tiu de LNOI, ofertante avantaĝon en neliniaj aplikoj (kaj eble estontaj Coherent Perfect Absorption (CPO) aplikoj). Nunaj optikmodulaj potenconiveloj verŝajne ne damaĝos litian niobaton.
④Malalta Raman Efekto
Ĉi tio ankaŭ rilatas al neliniaj aplikoj. Litia niobato havas fortan Raman-efikon, kiu en Kerr-optikfrekvencaj kombilaj aplikoj povas konduki al nedezirata Raman-lumgenerado kaj gajni konkuradon, malhelpante x-tranĉitajn litiajn niobatajn optikfrekvenckombilojn atingi la soliton-ŝtaton. Kun LTOI, la Raman-efiko povas esti subpremita per kristala orientiĝodezajno, permesante al x-tranĉita LTOI atingi soliton-optikfrekvencan kombilgeneracion. Tio ebligas la monolitan integriĝon de soliton-optikaj frekvenckombiloj kun altrapidaj modulatoroj, heroaĵo ne realigebla kun LNOI.
◆ Kial Maldika Filma Litia Tantalato (LTOI) Ne Estis Menciita Pli Frue?
Litia tantalato havas pli malaltan Curie-temperaturon ol litia niobato (610°C kontraŭ 1157°C). Antaŭ la evoluo de heterointegriga teknologio (XOI), litio-niobat-moduliloj estis produktitaj uzante titanan difuzon, kiu postulas kalson je pli ol 1000 °C, igante LTOI malracia. Tamen, kun la hodiaŭa ŝanĝo al uzado de izolaj substratoj kaj ondgvidakvaforto por modulatorformado, 610 °C Curie-temperaturo estas pli ol sufiĉa.
◆ Ĉu Maldika-Film-Litia Tantalato (LTOI) Anstataŭigos Maldika-Filmo-Litio-Niobato (TFLN)?
Surbaze de aktuala esplorado, LTOI ofertas avantaĝojn en pasiva agado, stabileco kaj grandskala produktokosto, sen ŝajnaj malavantaĝoj. Tamen, LTOI ne superas litian niobaton en modulada efikeco, kaj stabilecproblemoj kun LNOI havas konatajn solvojn. Por komunikadaj DR-moduloj, ekzistas minimuma postulo je pasivaj komponentoj (kaj silicionitruro povus esti uzita se bezonite). Plie, novaj investoj estas postulataj por reestabli oblat-nivelajn akvafortprocezojn, heterointegriĝteknikojn, kaj fidindectestadon (la malfacileco kun litia niobatakvaforto ne estis la ondgvidisto sed atinganta alt-rendimentan oblat-nivelan akvaforton). Tial, por konkuri kun la establita pozicio de litio niobato, LTOI eble bezonos malkovri pliajn avantaĝojn. Akademie, aliflanke, LTOI ofertas signifan esplorpotencialon por integraj sur-pecetaj sistemoj, kiel ekzemple oktav-kovrantaj elektro-optikaj kombiloj, PPLT, soliton kaj AWG-ondlongaj dividadaparatoj, kaj araj modulatoroj.
Afiŝtempo: Nov-08-2024