Nyenzo ya lithiamu tantalate (LTOI) ya filamu nyembamba inaibuka kama nguvu mpya katika uga jumuishi wa macho. Mwaka huu, kazi kadhaa za kiwango cha juu kuhusu moduli za LTOI zimechapishwa, na kaki za ubora wa juu za LTOI zilizotolewa na Profesa Xin Ou kutoka Taasisi ya Shanghai ya Mifumo midogo na Teknolojia ya Habari, na michakato ya ubora wa juu ya kuweka mwongozo wa mawimbi iliyotengenezwa na kikundi cha Profesa Kippenberg katika EPFL. , Uswisi. 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 juu ya moduli za LTOI za kasi ya juu, zenye utulivu wa hali ya juu.
Kama jamaa wa karibu wa lithiamu niobate ya filamu nyembamba (LNOI), LTOI inahifadhi urekebishaji wa kasi ya juu na sifa za hasara ya chini za niobate ya lithiamu huku pia ikitoa faida kama vile gharama ya chini, mizunguko ya chini ya birefringence, na madoido yaliyopunguzwa ya kupiga picha. Ulinganisho wa sifa kuu za nyenzo mbili zinawasilishwa hapa chini.
◆ Kufanana kati ya Lithium Tantalate (LTOI) na Lithium Niobate (LNOI)
①Kielezo cha Refractive:2.12 dhidi ya 2.21
Hii ina maana kwamba vipimo vya mwongozo wa wimbi la modi moja, kipenyo cha kupinda, na saizi za kawaida za kifaa kulingana na nyenzo zote mbili zinafanana sana, na utendaji wao wa kuunganisha nyuzi pia unaweza kulinganishwa. Kwa etching nzuri ya wimbi, nyenzo zote mbili zinaweza kufikia upotezaji wa kuingizwa<0.1 dB/cm. EPFL inaripoti upotezaji wa mwongozo wa wimbi wa 5.6 dB/m.
②Mgawo wa Electro-optic:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
Ufanisi wa urekebishaji unaweza kulinganishwa kwa nyenzo zote mbili, na urekebishaji kulingana na athari ya Pockels, ikiruhusu kipimo data cha juu. Hivi sasa, vidhibiti vya LTOI vina uwezo wa kufikia 400G kwa utendakazi wa njia, na kipimo data kinachozidi 110 GHz.
③Mgawanyiko wa bendi:3.93 eV dhidi ya 3.78 eV
Nyenzo zote mbili zina dirisha pana lenye uwazi, linalosaidia programu kutoka kwa urefu unaoonekana hadi wa infrared, bila kunyonya katika bendi za mawasiliano.
④Mgawo wa Agizo la Pili Usio na Mstari (d33):21 pm/V vs 27pm/V
Ikitumika kwa programu zisizo za mstari kama vile kizazi cha pili cha sauti (SHG), kizazi cha tofauti-frequency (DFG), au kizazi cha masafa ya jumla (SFG), utendakazi wa ubadilishaji wa nyenzo hizi mbili unapaswa kufanana kabisa.
◆ Faida ya Gharama ya LTOI dhidi ya LNOI
①Gharama ya Maandalizi ya Kaki ya Chini
LNOI inahitaji kupandikizwa kwa ioni kwa ajili ya kutenganisha safu, ambayo ina ufanisi mdogo wa ionization. Kinyume chake, LTOI hutumia upandikizaji wa ioni ya H kwa utenganisho, sawa na SOI, yenye ufanisi wa delamination zaidi ya mara 10 zaidi ya LNOI. Hii inasababisha tofauti kubwa ya bei kwa kaki za inchi 6: $300 dhidi ya $2000, punguzo la gharama la 85%.
②Tayari inatumiwa sana katika soko la matumizi ya umeme kwa vichungi vya acoustic(vizio 750,000 kila mwaka, vinavyotumiwa na Samsung, Apple, Sony, nk).
◆ Manufaa ya Utendaji ya LTOI dhidi ya LNOI
①Kasoro chache za Nyenzo, Athari dhaifu ya Upigaji picha, Uthabiti Zaidi
Hapo awali, vidhibiti vya LNOI mara nyingi vilionyesha mwelekeo wa upendeleo, hasa kutokana na mkusanyiko wa chaji unaosababishwa na kasoro kwenye kiolesura cha mwongozo wa wimbi. Ikiwa hazijatibiwa, vifaa hivi vinaweza kuchukua hadi siku moja kuleta utulivu. Hata hivyo, mbinu mbalimbali zilibuniwa ili kushughulikia suala hili, kama vile kutumia vifuniko vya oksidi ya chuma, ugawanyiko wa substrate, na annealing, na kufanya tatizo hili kudhibitiwa kwa kiasi kikubwa sasa.
Kinyume chake, LTOI ina kasoro chache za nyenzo, na kusababisha kupungua kwa matukio ya kuteleza. Hata bila usindikaji wa ziada, hatua yake ya uendeshaji inabakia kiasi. Matokeo sawa yameripotiwa na EPFL, Harvard, na Chuo Kikuu cha Zhejiang. Hata hivyo, kulinganisha mara nyingi hutumia moduli za LNOI ambazo hazijatibiwa, ambazo haziwezi kuwa sawa kabisa; na usindikaji, utendaji wa nyenzo zote mbili ni sawa. Tofauti kuu iko katika LTOI inayohitaji hatua chache zaidi za usindikaji.
②Mizunguko ya Chini ya Birefringence: 0.004 dhidi ya 0.07
Mzunguko wa juu wa birefringence ya lithiamu niobate (LNOI) inaweza kuwa changamoto wakati mwingine, hasa kwa vile mikunjo ya mwongozo wa wimbi inaweza kusababisha muunganisho wa modi na mseto wa modi. Katika LNOI nyembamba, kipinda katika mwongozo wa mawimbi kinaweza kubadilisha mwanga wa TE kuwa mwanga wa TM, hivyo kutatiza uundaji wa vifaa fulani vya passiv, kama vile vichujio.
Kwa LTOI, sehemu ya chini ya birefringence huondoa suala hili, na hivyo kurahisisha uundaji wa vifaa vya utendakazi wa hali ya juu. EPFL pia imeripoti matokeo mashuhuri, kwa kutumia ulinganifu wa chini wa LTOI na kutokuwepo kwa njia ya kuvuka ili kufikia kizazi cha kuchana kwa masafa ya wigo mpana wa kielektroniki na udhibiti wa utawanyiko bapa katika masafa mapana ya taswira. Hii ilisababisha upanaji wa data wa kuchana wa nm 450 na zaidi ya mistari 2000 ya kuchana, mara kadhaa zaidi ya kile kinachoweza kupatikana kwa lithiamu niobate. Ikilinganishwa na masega ya masafa ya macho ya Kerr, masega ya elektro-optic hutoa faida ya kutokuwa na kizingiti na thabiti zaidi, ingawa yanahitaji uingizaji wa microwave ya nguvu ya juu.
③Kizingiti cha Juu cha Uharibifu wa Macho
Kiwango cha juu cha uharibifu wa macho cha LTOI ni mara mbili ya LNOI, ikitoa faida katika programu zisizo za mstari (na uwezekano wa programu za Ufyonzwaji Ukamilifu wa Wakati ujao (CPO)). Viwango vya sasa vya nguvu za moduli ya macho haziwezekani kuharibu niobate ya lithiamu.
④Athari ya Chini ya Raman
Hii pia inahusu programu zisizo za mstari. Lithium niobate ina athari kali ya Raman, ambayo katika utumizi wa kuchana kwa masafa ya macho ya Kerr inaweza kusababisha kizazi kisichohitajika cha Raman na kupata ushindani, kuzuia masega ya x-cut ya lithiamu niobate ya masafa ya macho kufikia hali ya soliton. Kwa LTOI, athari ya Raman inaweza kukandamizwa kupitia muundo wa uelekezi wa fuwele, ikiruhusu LTOI iliyokatwa-x kufikia uzalishaji wa kuchana kwa masafa ya macho ya soliton. Hii huwezesha muunganisho wa monolithic wa masega ya masafa ya macho ya soliton na vidhibiti vya kasi ya juu, jambo ambalo haliwezi kufikiwa na LNOI.
◆ Kwa Nini Thin-Film Lithium Tantalate (LTOI) Haikutajwa Mapema?
Lithium tantalate ina joto la chini la 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 uenezaji wa titani, ambao unahitaji kuchujwa kwa zaidi ya 1000°C, na kufanya LTOI isifae. Hata hivyo, kwa mabadiliko ya leo kuelekea kutumia vihami viingilio na uwekaji wa mwongozo wa wimbi kwa uundaji wa moduli, halijoto ya Curie ya 610°C inatosha zaidi.
◆ Je, Thin-Film Lithium Tantalate (LTOI) Itachukua Nafasi ya Lithium Niobate ya Filamu Nyembamba (TFLN)?
Kulingana na utafiti wa sasa, LTOI inatoa faida katika utendakazi tulivu, uthabiti, na gharama kubwa ya uzalishaji, bila mapungufu yoyote. Hata hivyo, LTOI haizidi niobati ya lithiamu katika utendakazi wa urekebishaji, na masuala ya uthabiti na LNOI yana suluhu zinazojulikana. Kwa moduli za DR za mawasiliano, kuna uhitaji mdogo wa viambajengo tu (na nitridi ya silicon inaweza kutumika ikihitajika). Zaidi ya hayo, uwekezaji mpya unahitajika ili kuanzisha upya michakato ya kuweka kiwango cha kaki, mbinu za ujumuishaji tofauti, na upimaji wa kutegemewa (ugumu wa uwekaji wa lithiamu niobate haukuwa mwongozo wa mawimbi lakini kufikia uwekaji wa kiwango cha juu cha kaki). Kwa hivyo, ili kushindana na nafasi iliyoanzishwa ya lithiamu niobate, LTOI inaweza kuhitaji kufichua faida zaidi. Hata hivyo, kitaaluma, LTOI inatoa uwezo mkubwa wa utafiti kwa mifumo iliyounganishwa kwenye-chip, kama vile masega ya oktava-inayoenea ya optiki, PPLT, soliton na vifaa vya mgawanyiko wa wimbi la AWG, na vidhibiti vya safu.
Muda wa kutuma: Nov-08-2024