Tha stuth lithium tantalate film tana (LTOI) a’ tighinn am bàrr mar fheachd ùr chudromach ann an raon optaigs amalaichte. Am-bliadhna, chaidh grunn obraichean àrd-ìre air moduladairean LTOI fhoillseachadh, le wafers LTOI àrd-inbhe air an toirt seachad leis an t-Ollamh Xin Ou bho Institiud Shanghai airson Microsystems agus Teicneòlas Fiosrachaidh, agus pròiseasan gràbhaidh tonn-iùil àrd-inbhe air an leasachadh le buidheann an t-Ollaimh Kippenberg aig EPFL san Eilbheis. Tha na h-oidhirpean co-obrachail aca air toraidhean drùidhteach a nochdadh. A bharrachd air an sin, tha sgiobaidhean rannsachaidh bho Oilthigh Zhejiang air an stiùireadh leis an t-Ollamh Liu Liu agus Oilthigh Harvard air an stiùireadh leis an t-Ollamh Loncar cuideachd air aithris a dhèanamh air moduladairean LTOI aig astar luath, àrd-sheasmhachd.
Mar chàirdean dlùth do lithium niobate film tana (LNOI), tha feartan modulachaidh àrd-astar agus call ìosal lithium niobate aig LTOI agus aig an aon àm a’ tabhann bhuannachdan leithid cosgais ìseal, dà-refraingeachd ìosal, agus buaidhean photorefraction nas lugha. Tha coimeas eadar prìomh fheartan an dà stuth air a thaisbeanadh gu h-ìosal.
◆ Coltachdan eadar Lithium Tantalate (LTOI) agus Lithium Niobate (LNOI)
①Clàr-amais ath-tharraingeach:2.12 an aghaidh 2.21
Tha seo a’ ciallachadh gu bheil tomhasan an treòraiche-tonn aon-mhodh, radius lùbadh, agus meudan innealan fulangach cumanta stèidhichte air an dà stuth glè choltach, agus gu bheil an coileanadh ceangail snàithleach aca cuideachd coimeasach. Le deagh ghràbhaladh treòraiche-tonn, faodaidh an dà stuth call cuir a-steach de… a choileanadh.<0.1 dB/cm. Tha EPFL ag aithris call treòraiche-tonn de 5.6 dB/m.
②Co-èifeachd electro-optaigeach:30.5f/V an aghaidh 30.9f/V
Tha èifeachdas an modulachaidh co-chosmhail airson an dà stuth, le modulachadh stèidhichte air buaidh Pockels, a’ ceadachadh leud-bann àrd. An-dràsta, tha moduladairean LTOI comasach air coileanadh 400G gach làn a choileanadh, le leud-bann nas àirde na 110 GHz.
③Beàrn-chòmhlain:3.93 eV an aghaidh 3.78 eV
Tha uinneag fharsaing fhollaiseach aig an dà stuth, a’ toirt taic do thagraidhean bho thonnan-fada faicsinneach gu infridhearg, gun gabhail a-steach anns na còmhlain conaltraidh.
④Co-èifeachd Neo-loidhneach an Dàrna Òrdugh (d33):21f/V an aghaidh 27f/V
Ma thèid an cleachdadh airson tagraidhean neo-loidhneach leithid ginealach dàrna harmonic (SHG), ginealach diofar-tricead (DFG), no ginealach suim-tricead (SFG), bu chòir èifeachdas tionndaidh an dà stuth a bhith gu math coltach.
◆ Buannachd Cosgais LTOI an aghaidh LNOI
①Cosgais Ullachaidh Wafer nas Ìsle
Feumaidh LNOI implantachadh ian He airson dealachadh sreathan, aig a bheil èifeachdas ianachaidh ìosal. An coimeas ri sin, bidh LTOI a’ cleachdadh implantachadh ian H airson dealachadh, coltach ri SOI, le èifeachdas dì-laminachaidh còrr is 10 uiread nas àirde na LNOI. Tha seo a’ leantainn gu eadar-dhealachadh mòr ann am prìsean airson wafers 6-òirleach: $300 an aghaidh $2000, lùghdachadh cosgais de 85%.
②Tha e air a chleachdadh gu farsaing mu thràth ann am margaidh electronics luchd-cleachdaidh airson sìoltachain fuaimneach(750,000 aonad gach bliadhna, air an cleachdadh le Samsung, Apple, Sony, msaa.).
◆ Buannachdan Coileanaidh LTOI an taca ri LNOI
①Nas lugha de lochdan stuthan, buaidh ath-fhilleadh-foto nas laige, barrachd seasmhachd
An toiseach, bhiodh gluasad puing claonaidh aig moduladairean LNOI gu tric, gu h-àraidh air sgàth cruinneachadh luchd air adhbhrachadh le lochdan aig eadar-aghaidh an treòraiche-tonn. Mura tèid an làimhseachadh, dh’ fhaodadh e suas ri latha a thoirt dha na h-innealan sin gus an seasmhachd. Ach, chaidh diofar dhòighean a leasachadh gus dèiligeadh ris a’ chùis seo, leithid a bhith a’ cleachdadh còmhdach meatailt ocsaid, polarachadh fo-strat, agus annealing, agus mar sin tha an duilgheadas seo gu ìre mhòr so-ruigsinneach a-nis.
An coimeas ri sin, tha nas lugha de lochdan stuthan aig LTOI, agus mar thoradh air sin tha nas lugha de rudan a thèid a ghluasad ann. Fiù mura h-eil barrachd giollachd ann, tha a phuing obrachaidh fhathast seasmhach gu leòr. Chaidh toraidhean coltach ris aithris le EPFL, Harvard, agus Oilthigh Zhejiang. Ach, bidh an coimeas gu tric a’ cleachdadh moduladairean LNOI gun làimhseachadh, rud nach eil gu tur cothromach; le giollachd, tha coltas ann gu bheil coileanadh an dà stuth coltach ri chèile. Tha am prìomh eadar-dhealachadh anns an fheum air nas lugha de cheumannan giollachd a bharrachd airson LTOI.
②Dà-bhriseadh nas ìsle: 0.004 an aghaidh 0.07
Faodaidh an dà-bhriseadh àrd aig lithium niobate (LNOI) a bhith dùbhlanach aig amannan, gu h-àraidh leis gum faod lùban an treòraiche-tonn ceangal modh agus hibridachadh modh adhbhrachadh. Ann an LNOI tana, faodaidh lùb anns an treòraiche-tonn solas TE a thionndadh gu ìre gu solas TM, a’ dèanamh saothrachadh innealan fulangach sònraichte, leithid sìoltachain, nas duilghe.
Le LTOI, bidh an dà-bhriseadh ìosal a’ cuir às don chùis seo, agus dh’ fhaodadh sin a dhèanamh nas fhasa innealan fulangach àrd-choileanaidh a leasachadh. Tha EPFL cuideachd air toraidhean ainmeil aithris, a’ cleachdadh dà-bhriseadh ìosal LTOI agus dìth dol-thairis mhodhan gus ginealach cìr tricead electro-optaigeach speactram fìor-fharsaing a choileanadh le smachd sgaoilidh rèidh thar raon speactram farsaing. Mar thoradh air an seo, bha leud-bann cìr drùidhteach de 450 nm ann le còrr air 2000 loidhne cìr, grunn thursan nas motha na na ghabhas coileanadh le lithium niobate. An coimeas ri cìrean tricead optaigeach Kerr, tha cìrean electro-optaigeach a’ tabhann a’ bhuannachd a bhith saor bho stairsnich agus nas seasmhaiche, ged a dh’ fheumas iad cuir a-steach microwave àrd-chumhachd.
③Stairsneach Milleadh Optaigeach nas Àirde
Tha stairsneach milleadh optaigeach LTOI dà uair nas àirde na stairsneach LNOI, a’ tabhann buannachd ann an tagraidhean neo-loidhneach (agus is dòcha tagraidhean Co-leanailteach Foirfe Gabhail a-steach (CPO) san àm ri teachd). Tha e eu-coltach nach dèan ìrean cumhachd modalan optaigeach gnàthach cron air lithium niobate.
④Buaidh Raman Ìosal
Tha seo cuideachd a’ buntainn ri tagraidhean neo-loidhneach. Tha buaidh làidir Raman aig lithium niobate, agus ann an tagraidhean cìr tricead optigeach Kerr faodaidh seo leantainn gu gineadh solas Raman nach eilear ag iarraidh agus farpais a chosnadh, a’ cur casg air cìrean tricead optigeach lithium niobate le gearradh-x bho bhith a’ ruighinn staid soliton. Le LTOI, faodar buaidh Raman a chumail fodha tro dhealbhadh treòrachaidh criostail, a’ leigeil le LTOI le gearradh-x gineadh cìr tricead optigeach soliton a choileanadh. Leigidh seo le amalachadh monolithach cìrean tricead optigeach soliton le moduladairean àrd-astar, rud nach gabh a choileanadh le LNOI.
◆ Carson nach deach iomradh a thoirt air Lithium Tantalate Film-Thin (LTOI) na bu tràithe?
Tha teòthachd Curie nas ìsle aig lithium tantalate na lithium niobate (610°C an aghaidh 1157°C). Mus deach teicneòlas heterointegration (XOI) a leasachadh, chaidh moduladairean lithium niobate a dhèanamh a’ cleachdadh sgaoileadh titanium, a dh’ fheumas annealing aig còrr air 1000°C, agus mar sin chan eil LTOI freagarrach. Ach, leis an gluasad an-diugh a dh’ionnsaigh a bhith a’ cleachdadh fo-stratan inslitheach agus gràbhaladh treòraiche-tonn airson cruthachadh moduladair, tha teòthachd Curie de 610°C nas motha na gu leòr.
◆ An cuir Tantalate Lithium Film-Tana (LTOI) an àite Lithium Niobate Film-Tana (TFLN)?
Stèidhichte air rannsachadh làithreach, tha buannachdan aig LTOI ann an coileanadh fulangach, seasmhachd, agus cosgais cinneasachaidh air sgèile mhòr, gun easbhaidhean follaiseach sam bith. Ach, chan eil LTOI a’ dol thairis air lithium niobate ann an coileanadh modulachaidh, agus tha fuasglaidhean aithnichte ann airson cùisean seasmhachd le LNOI. Airson modalan DR conaltraidh, chan eil mòran iarrtas ann airson co-phàirtean fulangach (agus dh’ fhaodadh silicon nitride a bhith air a chleachdadh ma tha feum air). A bharrachd air an sin, tha feum air tasgaidhean ùra gus pròiseasan gràbhaladh ìre wafer, dòighean heterointegration, agus deuchainn earbsachd ath-stèidheachadh (cha b’ e an duilgheadas le gràbhaladh lithium niobate an treòraiche tonn ach a bhith a’ coileanadh gràbhaladh ìre wafer àrd-toraidh). Mar sin, gus farpais ri suidheachadh stèidhichte lithium niobate, is dòcha gum feum LTOI barrachd bhuannachdan a lorg. Gu acadaimigeach, ge-tà, tha comas rannsachaidh mòr aig LTOI airson siostaman aonaichte air-chip, leithid cìrean electro-optigeach a’ sgaoileadh ochdamh, PPLT, innealan roinneadh tonn-fhaid soliton agus AWG, agus moduladairean sreath.
Ùine puist: 8 dhen t-Samhain 2024