Nyenzo ya lithiamu tantalate nyembamba (LTOI) inaibuka kama nguvu mpya muhimu katika uwanja wa macho jumuishi. Mwaka huu, kazi kadhaa za kiwango cha juu kwenye vidhibiti vya LTOI zimechapishwa, huku vidhibiti vya LTOI vya ubora wa juu vikitolewa na Profesa Xin Ou kutoka Taasisi ya Mifumo Midogo na Teknolojia ya Habari ya Shanghai, na michakato ya kuchora mwongozo wa mawimbi ya ubora wa juu iliyotengenezwa na kundi la Profesa Kippenberg huko EPFL, Uswizi. Juhudi zao za ushirikiano zimeonyesha matokeo ya kuvutia. Zaidi ya hayo, timu za utafiti kutoka Chuo Kikuu cha Zhejiang zikiongozwa na Profesa Liu Liu na Chuo Kikuu cha Harvard kikiongozwa na Profesa Loncar pia zimeripoti kuhusu vidhibiti vya LTOI vya kasi ya juu na uthabiti wa hali ya juu.
Kama jamaa wa karibu wa lithiamu niobati yenye filamu nyembamba (LNOI), LTOI huhifadhi sifa za urekebishaji wa kasi ya juu na upotevu mdogo wa lithiamu niobati huku pia ikitoa faida kama vile gharama ya chini, ufifishaji mdogo, na athari za kupungua kwa mwangaza. Ulinganisho wa sifa kuu za nyenzo hizo mbili umewasilishwa hapa chini.
◆ Kufanana kati ya Lithium Tantalate (LTOI) na Lithium Niobate (LNOI)
①Kielezo cha Kuakisi:2.12 dhidi ya 2.21
Hii ina maana kwamba vipimo vya mwongozo wa wimbi wa hali moja, radius ya kupinda, na ukubwa wa kawaida wa kifaa tulivu kulingana na nyenzo zote mbili ni sawa sana, na utendaji wao wa kuunganisha nyuzi pia unalingana. Kwa kuchora vizuri kwa mwongozo wa wimbi, nyenzo zote mbili zinaweza kupata hasara ya kuingiza<0.1 dB/cm. EPFL inaripoti upotevu wa mwongozo wa mawimbi wa 5.6 dB/m2.
②Kipimo cha Electro-optiki:30.5 jioni/Jumapili dhidi ya 30.9 jioni/Jumapili
Ufanisi wa moduli unalinganishwa kwa vifaa vyote viwili, ukiwa na moduli kulingana na athari ya Pockels, ikiruhusu kipimo data cha juu. Hivi sasa, vidhibiti vya LTOI vina uwezo wa kufikia utendaji wa 400G kwa kila njia, huku kipimo data kikizidi 110 GHz.
③Pengo la bendi:3.93 eV dhidi ya 3.78 eV
Nyenzo zote mbili zina dirisha pana la uwazi, linalounga mkono matumizi kutoka kwa mawimbi yanayoonekana hadi ya infrared, bila unyonyaji katika bendi za mawasiliano.
④Kipimo Kisicho cha Mstari cha Agizo la Pili (d33):21 jioni/V dhidi ya 27 jioni/V
Ikiwa itatumika kwa matumizi yasiyo ya mstari kama vile kizazi cha pili cha harmonic (SHG), kizazi cha masafa tofauti (DFG), au kizazi cha masafa ya jumla (SFG), ufanisi wa ubadilishaji wa nyenzo hizo mbili unapaswa kufanana kabisa.
◆ Faida ya Gharama ya LTOI dhidi ya LNOI
①Gharama ya Chini ya Maandalizi ya Kafe
LNOI inahitaji upandikizaji wa ioni za He kwa ajili ya utenganishaji wa tabaka, ambao una ufanisi mdogo wa ioni. Kwa upande mwingine, LTOI hutumia upandikizaji wa ioni za H kwa ajili ya utenganishaji, sawa na SOI, yenye ufanisi wa utenganishaji wa zaidi ya mara 10 kuliko LNOI. Hii husababisha tofauti kubwa ya bei kwa wafers za inchi 6: $300 dhidi ya $2000, punguzo la gharama la 85%.
②Tayari inatumika sana katika soko la vifaa vya elektroniki vya watumiaji kwa vichujio vya akustisk(Vitengo 750,000 kila mwaka, vinavyotumiwa na Samsung, Apple, Sony, n.k.).
◆ Faida za Utendaji wa LTOI dhidi ya LNOI
①Kasoro Chache za Nyenzo, Athari Dhaifu ya Kung'aa kwa Picha, Utulivu Zaidi
Hapo awali, vidhibiti vya LNOI mara nyingi vilionyesha kuteleza kwa nukta za upendeleo, hasa kutokana na mkusanyiko wa chaji unaosababishwa na kasoro kwenye kiolesura cha mwongozo wa wimbi. Ikiwa havitatibiwa, vifaa hivi vinaweza kuchukua hadi siku moja kutulia. Hata hivyo, mbinu mbalimbali zilitengenezwa ili kushughulikia suala hili, kama vile kutumia kifuniko cha oksidi ya chuma, upolainishaji wa substrate, na upachikaji, na kufanya tatizo hili liweze kushughulikiwa kwa kiasi kikubwa sasa.
Kwa upande mwingine, LTOI ina kasoro chache za nyenzo, na kusababisha kupungua kwa matukio ya kuteleza kwa kiasi kikubwa. Hata bila usindikaji wa ziada, sehemu yake ya uendeshaji inabaki kuwa thabiti kiasi. Matokeo kama hayo yameripotiwa na EPFL, Harvard, na Chuo Kikuu cha Zhejiang. Hata hivyo, ulinganisho mara nyingi hutumia vidhibiti vya LNOI visivyotibiwa, ambavyo vinaweza visiwe sawa kabisa; kwa usindikaji, utendaji wa nyenzo zote mbili huenda ukawa sawa. Tofauti kuu iko katika LTOI inayohitaji hatua chache za ziada za usindikaji.
②Upungufu wa chini wa birefringence: 0.004 dhidi ya 0.07
Upungufu mkubwa wa birefringe ya lithiamu niobate (LNOI) unaweza kuwa changamoto wakati mwingine, hasa kwani mikunjo ya mwongozo wa mawimbi inaweza kusababisha muunganiko wa hali na mseto wa hali. Katika LNOI nyembamba, mkunjo katika mwongozo wa mawimbi unaweza kubadilisha mwanga wa TE kwa kiasi fulani kuwa mwanga wa TM, na hivyo kuathiri utengenezaji wa vifaa fulani visivyotumika, kama vile vichujio.
Kwa kutumia LTOI, kiwango cha chini cha uhamishaji wa data huondoa tatizo hili, na hivyo kurahisisha utengenezaji wa vifaa visivyotumia umeme vyenye utendaji wa hali ya juu. EPFL pia imeripoti matokeo yanayoonekana, ikitumia kiwango cha chini cha uhamishaji data wa data wa LTOI na kutokuwepo kwa uhamishaji wa data wa hali ya juu ili kufikia uzalishaji wa masafa ya elektroniki ya optiki yenye wigo mpana wa wigo mpana na udhibiti wa utawanyiko tambarare katika masafa mapana ya spekta. Hii ilisababisha upana wa data wa kuvutia wa 450 nm wa sega wenye mistari ya sega zaidi ya 2000, mara kadhaa kubwa kuliko kile kinachoweza kupatikana kwa kutumia lithiamu niobate. Ikilinganishwa na sega za masafa ya macho za Kerr, sega za elektroniki za optiki hutoa faida ya kuwa bila kizingiti na imara zaidi, ingawa zinahitaji ingizo la microwave lenye nguvu kubwa.
③Kizingiti cha Juu cha Uharibifu wa Macho
Kizingiti cha uharibifu wa macho cha LTOI ni mara mbili ya kile cha LNOI, na kutoa faida katika matumizi yasiyo ya mstari (na uwezekano wa matumizi ya baadaye ya Ufyonzaji Kamilifu Ulioratibiwa (CPO). Viwango vya sasa vya nguvu vya moduli ya macho haviwezi kuharibu lithiamu niobate.
④Athari ya Raman ya Chini
Hii pia inahusu matumizi yasiyo ya mstari. Lithiamu niobate ina athari kali ya Raman, ambayo katika matumizi ya masafa ya macho ya Kerr yanaweza kusababisha uzalishaji wa mwanga usiohitajika wa Raman na kupata ushindani, na kuzuia masafa ya macho ya lithiamu niobate ya x-cut kufikia hali ya soliton. Kwa LTOI, athari ya Raman inaweza kukandamizwa kupitia muundo wa mwelekeo wa fuwele, ikiruhusu LTOI iliyokatwa x kufikia uzalishaji wa masafa ya macho ya soliton. Hii inawezesha ujumuishaji wa monolithic wa masafa ya macho ya soliton na vidhibiti vya kasi ya juu, jambo ambalo haliwezi kufikiwa na LNOI.
◆ Kwa Nini Lithium Tantalate (LTOI) Haikutajwa Mapema?
Lithiamu tantalate ina halijoto ya chini ya Curie kuliko lithiamu niobate (610°C dhidi ya 1157°C). Kabla ya maendeleo ya teknolojia ya ujumuishaji wa heterointegration (XOI), vidhibiti vya lithiamu niobate vilitengenezwa kwa kutumia usambazaji wa titani, ambayo inahitaji kufyonzwa kwa zaidi ya 1000°C, na kufanya LTOI isifae. Hata hivyo, kwa mabadiliko ya leo kuelekea kutumia substrates za kihami na kuchora mwongozo wa mawimbi kwa ajili ya uundaji wa kidhibiti, halijoto ya Curie ya 610°C inatosha zaidi.
◆ Je, Lithium Tantalate ya Filamu Nyembamba (LTOI) Itachukua Nafasi ya Lithium Niobate ya Filamu Nyembamba (TFLN)?
Kulingana na utafiti wa sasa, LTOI inatoa faida katika utendaji tulivu, uthabiti, na gharama kubwa ya uzalishaji, bila mapungufu yoyote yanayoonekana. Hata hivyo, LTOI haizidi lithiamu niobate katika utendaji wa moduli, na masuala ya uthabiti na LNOI yana suluhisho zinazojulikana. Kwa moduli za DR za mawasiliano, kuna mahitaji madogo ya vipengele tulivu (na nitridi ya silicon inaweza kutumika ikiwa inahitajika). Zaidi ya hayo, uwekezaji mpya unahitajika ili kuanzisha tena michakato ya uchongaji wa kiwango cha wafer, mbinu za ujumuishaji wa hetero, na upimaji wa uaminifu (ugumu wa uchongaji wa lithiamu niobate haukuwa mwongozo wa wimbi bali kufikia uchongaji wa kiwango cha wafer chenye mavuno mengi). Kwa hivyo, ili kushindana na msimamo uliowekwa wa lithiamu niobate, LTOI inaweza kuhitaji kugundua faida zaidi. Hata hivyo, kitaaluma, LTOI inatoa uwezo mkubwa wa utafiti kwa mifumo iliyojumuishwa ya chip, kama vile vichanganyiko vya elektroni-optic vinavyoenea kwa oktava, PPLT, vifaa vya mgawanyiko wa urefu wa soliton na AWG, na vidhibiti vya safu.
Muda wa chapisho: Novemba-08-2024