Tha stuth film tana lithium tantalate (LTOI) a’ nochdadh mar fheachd ùr cudromach anns an raon optics aonaichte. Am-bliadhna, chaidh grunn obraichean àrd-ìre air moduladairean LTOI fhoillseachadh, le wafers LTOI àrd-inbhe air an toirt seachad leis an Ollamh Xin Ou bho Institiud Microsystem agus Teicneòlas Fiosrachaidh Shanghai, agus pròiseasan seiseachaidh tonn-tonn àrd-inbhe air an leasachadh le buidheann an Ollaimh Kippenberg aig EPFL. , An Eilbheis. Tha na h-oidhirpean co-obrachail aca air toraidhean iongantach a nochdadh. A bharrachd air an sin, tha sgiobaidhean rannsachaidh bho Oilthigh Zhejiang air an stiùireadh leis an Àrd-ollamh Liu Liu agus Oilthigh Harvard air a stiùireadh leis an Àrd-ollamh Loncar cuideachd air aithris a thoirt air modulators LTOI aig astar luath, àrd-sheasmhachd.
Mar dlùth-chàirdeas de lithium niobate film tana (LNOI), tha LTOI a’ gleidheadh na feartan atharrachaidh àrd-astar agus call ìosal de lithium niobate fhad ‘s a tha e cuideachd a’ tabhann buannachdan leithid cosgais ìosal, ìosal birefringence, agus buaidhean photorefractive nas lugha. Tha coimeas eadar prìomh fheartan an dà stuth air a thaisbeanadh gu h-ìosal.
◆ Coltas eadar Lithium Tantalate (LTOI) agus Lithium Niobate (LNOI)
①Clàr-innse Refractive:2.12 an aghaidh 2.21
Tha seo a’ ciallachadh gu bheil na tomhasan aon-mhodh waveguide, radius cromadh, agus meudan inneal fulangach cumanta stèidhichte air an dà stuth glè choltach, agus tha an coileanadh ceangail fiber aca cuideachd coimeasach. Le deagh shnìomhadh waveguide, faodaidh an dà stuth call cuir a-steach a choileanadh<0.1 dB/cm. Tha EPFL ag aithris air call tonn-tonn de 5.6 dB/m.
②Co-èifeachd electro-optigeach:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
Tha an èifeachdas atharrachaidh coimeasach airson an dà stuth, le atharrachadh stèidhichte air buaidh Pockels, a’ ceadachadh leud-bann àrd. An-dràsta, tha modulators LTOI comasach air coileanadh 400G gach sreath a choileanadh, le leud-bann nas àirde na 110 GHz.
③Bandgap:3.93 eV an aghaidh 3.78 eV
Tha uinneag fharsaing follaiseach aig an dà stuth, a’ toirt taic do thagraidhean bho thonnan faicsinneach gu infridhearg, gun a bhith a’ gabhail a-steach na bannan conaltraidh.
④Co-èifeachd neo-loidhne an dàrna òrdugh (d33):21 pm/V vs 27 pm/V
Ma thèid a chleachdadh airson tagraidhean neo-loidhneach leithid an dàrna ginealach harmonic (SHG), gineadh tricead eadar-dhealachaidh (DFG), no ginealach suim-tricead (SFG), bu chòir èifeachdas tionndaidh an dà stuth a bhith gu math coltach.
◆ Buannachd cosgais LTOI vs LNOI
①Cosgais Ullachaidh Wafer nas ìsle
Tha LNOI ag iarraidh cur a-steach ion He airson sgaradh còmhdach, aig a bheil èifeachdas ionization ìosal. An coimeas ri sin, bidh LTOI a’ cleachdadh cuir a-steach H ion airson dealachadh, coltach ri SOI, le èifeachdas delamination còrr air 10 tursan nas àirde na LNOI. Tha seo a’ ciallachadh gu bheil eadar-dhealachadh mòr ann am prìsean airson wafers 6-òirleach: $300 vs $2000, lùghdachadh cosgais 85%.
②Tha e mu thràth air a chleachdadh gu farsaing ann am margaidh dealanach luchd-cleachdaidh airson sìoltachain fuaimneach(750,000 aonad gach bliadhna, air a chleachdadh le Samsung, Apple, Sony, msaa).
◆ Buannachdan Coileanaidh LTOI vs LNOI
①Nas lugha de lochdan stuthan, buaidh photorefractive nas laige, barrachd seasmhachd
An toiseach, bhiodh modulators LNOI gu tric a’ taisbeanadh gluasad puing claon, gu h-àraidh mar thoradh air cruinneachadh chìsean air adhbhrachadh le uireasbhaidhean aig an eadar-aghaidh waveguide. Mura tèid dèiligeadh riutha, dh’ fhaodadh na h-innealan sin suas ri latha a thoirt airson a bhith seasmhach. Ach, chaidh diofar dhòighean a leasachadh gus dèiligeadh ris a’ chùis seo, leithid a bhith a’ cleachdadh còmhdach meatailt ocsaid, polarachadh substrate, agus annealing, a’ fàgail an duilgheadas seo gu ìre mhòr furasta a riaghladh a-nis.
An coimeas ri sin, tha nas lugha de lochdan stuthan aig LTOI, a’ leantainn gu uinneanan drift a tha gu mòr nas lugha. Eadhon às aonais giollachd a bharrachd, tha a phuing obrachaidh fhathast an ìre mhath seasmhach. Chaidh toraidhean co-chosmhail aithris le EPFL, Harvard, agus Oilthigh Zhejiang. Ach, bidh an coimeas gu tric a’ cleachdadh modulators LNOI gun làimhseachadh, a dh’ fhaodadh nach eil gu tur cothromach; le giullachd, tha coltas ann gu bheil coileanadh an dà stuth coltach. Tha am prìomh eadar-dhealachadh ann an LTOI a dh’ fheumas nas lugha de cheumannan giullachd a bharrachd.
②Birefringence nas ìsle: 0.004 vs 0.07
Faodaidh an ìre àrd de lithium niobate (LNOI) a bhith dùbhlanach aig amannan, gu h-àraidh leis gum faod lùban tonn-tonn ceangal modh agus tar-chur modh adhbhrachadh. Ann an LNOI tana, faodaidh lùb anns an stiùireadh-tonn solas TE a thionndadh gu ìre gu solas TM, a’ dèanamh duilgheadas ann a bhith a’ dèanamh cuid de dh’ innealan fulangach, leithid sìoltachain.
Le LTOI, tha am bifringence nas ìsle a’ cur às don chùis seo, a dh’ fhaodadh a dhèanamh nas fhasa innealan fulangach àrd-choileanaidh a leasachadh. Tha EPFL cuideachd air toraidhean sònraichte aithris, a’ faighinn buannachd bho ìsleachadh ìosal LTOI agus neo-làthaireachd modh-tarsainn gus gineadh cìr tricead electro-optic ultra-leathann a choileanadh le smachd sgaoilidh rèidh thairis air raon farsaing speactram. Mar thoradh air an sin thàinig leud-bann cìr drùidhteach 450 nm le còrr air 2000 loidhne cìr, grunn thursan nas motha na na ghabhas a choileanadh le lithium niobate. An coimeas ri cìrean tricead optigeach Kerr, tha cìrean electro-optic a’ tabhann a ’bhuannachd a bhith saor bho stairsnich agus nas seasmhaiche, ged a tha feum aca air cuir a-steach microwave àrd-chumhachd.
③Ìre Milleadh Optical Àrd-ìre
Tha an ìre milleadh optigeach aig LTOI dà uair nas àirde na LNOI, a’ tabhann buannachd ann an tagraidhean neo-loidhneach (agus tagraidhean a dh’ fhaodadh a bhith ann an Co-fhreagarrach Perfect Absorption (CPO) san àm ri teachd). Chan eil coltas ann gun dèan ìrean cumhachd modal optigeach gnàthach cron air lithium niobate.
④Buaidh Raman ìosal
Tha seo cuideachd a’ buntainn ri tagraidhean neo-loidhneach. Tha buaidh làidir Raman aig Lithium niobate, a dh’ fhaodadh ann an tagraidhean cìr tricead optigeach Kerr leantainn gu gineadh solais Raman nach eileas ag iarraidh agus farpais fhaighinn, a’ cur casg air cìrean tricead optigeach lithium niobate bho bhith a’ ruighinn an stàit soliton. Le LTOI, faodar buaidh Raman a chumail fodha tro dhealbhadh treòrachaidh criostail, a’ leigeil le LTOI x-cut gineadh cìr tricead optigeach soliton a choileanadh. Tha seo a’ comasachadh aonachadh monolithic de chìrean tricead optigeach soliton le modulators àrd-astar, gnìomh nach gabh a choileanadh le LNOI.
◆ Carson nach deach iomradh a thoirt air film tana Lithium Tantalate (LTOI) na bu thràithe?
Tha teòthachd Curie nas ìsle aig lithium tantalate na lithium niobate (610 ° C vs. 1157 ° C). Mus deach teicneòlas heterointegration a leasachadh (XOI), chaidh moduladairean lithium niobate a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh sgaoileadh titanium, a dh’ fheumas a bhith air a losgadh aig còrr air 1000 ° C, a’ fàgail LTOI mì-fhreagarrach. Ach, le gluasad an latha an-diugh a dh’ ionnsaigh a bhith a’ cleachdadh substrates insulator agus crathadh tonn-tonn airson cruthachadh modulator, tha teòthachd Curie 610 ° C nas àirde na gu leòr.
◆ An tèid Lithium Tantalate Thin-Film (LTOI) a chur an àite Lithium Niobate Thin-Film (TFLN)?
Stèidhichte air rannsachadh gnàthach, tha LTOI a’ tabhann buannachdan ann an coileanadh fulangach, seasmhachd, agus cosgais cinneasachaidh air sgèile mhòr, gun eas-bhuannachdan follaiseach. Ach, chan eil LTOI a’ dol thairis air lithium niobate ann an coileanadh atharrachaidh, agus tha fios air fuasglaidhean air cùisean seasmhachd le LNOI. Airson modalan DR conaltraidh, chan eil mòran iarrtas ann airson co-phàirtean fulangach (agus faodar silicon nitride a chleachdadh ma tha feum air). A bharrachd air an sin, tha feum air tasgaidhean ùra gus pròiseasan sìolachaidh ìre wafer ath-stèidheachadh, dòighean heterointegration, agus deuchainn earbsachd (cha b’ e an duilgheadas le searbhag lithium niobate an tonn-thonn ach a bhith a’ coileanadh searbhag àrd-ìre aig ìre wafer). Mar sin, gus farpais ri suidheachadh stèidhichte lithium niobate, is dòcha gum feum LTOI buannachdan a bharrachd a lorg. Gu h-acadaimigeach, ge-tà, tha LTOI a’ tabhann comas rannsachaidh mòr airson siostaman aonaichte air-chip, leithid cìrean electro-optic a tha a’ ruith thairis air octave, PPLT, innealan roinn tonn-tonn soliton agus AWG, agus modulators array.
Ùine puist: Samhain-08-2024