ວັດສະດຸ lithium tantalate ແບບຟິມບາງ (LTOI) ກຳລັງເກີດຂຶ້ນເປັນກຳລັງໃໝ່ທີ່ສຳຄັນໃນຂະແໜງການທັດສະນະສາດແບບປະສົມປະສານ. ໃນປີນີ້, ຜົນງານລະດັບສູງຫຼາຍອັນກ່ຽວກັບຕົວດັດແປງ LTOI ໄດ້ຖືກເຜີຍແຜ່, ພ້ອມດ້ວຍແຜ່ນ LTOI ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງທີ່ສະໜອງໂດຍສາດສະດາຈານ Xin Ou ຈາກສະຖາບັນເຕັກໂນໂລຊີລະບົບຈຸລະພາກ ແລະ ຂໍ້ມູນຂ່າວສານຊຽງໄຮ, ແລະ ຂະບວນການແກະສະຫຼັກຄື້ນນຳທາງທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງທີ່ພັດທະນາໂດຍກຸ່ມຂອງສາດສະດາຈານ Kippenberg ທີ່ EPFL, ສະວິດເຊີແລນ. ຄວາມພະຍາຍາມຮ່ວມມືຂອງພວກເຂົາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໜ້າປະທັບໃຈ. ນອກຈາກນັ້ນ, ທີມງານຄົ້ນຄວ້າຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Zhejiang ນຳໂດຍສາດສະດາຈານ Liu Liu ແລະ ມະຫາວິທະຍາໄລ Harvard ນຳໂດຍສາດສະດາຈານ Loncar ຍັງໄດ້ລາຍງານກ່ຽວກັບຕົວດັດແປງ LTOI ຄວາມໄວສູງ ແລະ ມີຄວາມໝັ້ນຄົງສູງ.
ໃນຖານະທີ່ເປັນຍາດພີ່ນ້ອງໃກ້ຊິດກັບ lithium niobate ແບບຟິມບາງ (LNOI), LTOI ຍັງຄົງຮັກສາຄຸນລັກສະນະການມອດູເລດຄວາມໄວສູງ ແລະ ການສູນເສຍຕໍ່າຂອງ lithium niobate ພ້ອມທັງສະເໜີຂໍ້ໄດ້ປຽບເຊັ່ນ: ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕໍ່າ, ການສະທ້ອນແສງຕໍ່າ, ແລະ ຜົນກະທົບຂອງການຫັກເຫແສງທີ່ຫຼຸດລົງ. ການປຽບທຽບລັກສະນະຕົ້ນຕໍຂອງສອງວັດສະດຸແມ່ນນຳສະເໜີຢູ່ດ້ານລຸ່ມ.
◆ ຄວາມຄ້າຍຄືກັນລະຫວ່າງ Lithium Tantalate (LTOI) ແລະ Lithium Niobate (LNOI)
①ດັດຊະນີການຫັກເຫ:2.12 ທຽບກັບ 2.21
ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າຂະໜາດຂອງຄື້ນນຳທາງແບບໂໝດດຽວ, ລັດສະໝີການໂຄ້ງ, ແລະຂະໜາດອຸປະກອນແບບ passive ທົ່ວໄປໂດຍອີງໃສ່ວັດສະດຸທັງສອງແມ່ນຄ້າຍຄືກັນຫຼາຍ, ແລະປະສິດທິພາບການເຊື່ອມຕໍ່ເສັ້ນໄຍຂອງພວກມັນກໍ່ທຽບເທົ່າກັນໄດ້. ດ້ວຍການແກະສະຫຼັກຄື້ນນຳທາງທີ່ດີ, ວັດສະດຸທັງສອງສາມາດບັນລຸການສູນເສຍການແຊກໄດ້<0.1 dB/ຊມ. EPFL ລາຍງານການສູນເສຍຄື້ນນຳທາງ 5.6 dB/ມ.
②ສຳປະສິດໄຟຟ້າ-ແສງ:30.5 ໂມງແລງ/V ທຽບກັບ 30.9 ໂມງແລງ/V
ປະສິດທິພາບການມອດູເລດແມ່ນທຽບເທົ່າກັນໄດ້ສຳລັບທັງສອງວັດສະດຸ, ດ້ວຍການມອດູເລດໂດຍອີງໃສ່ຜົນກະທົບຂອງ Pockels, ຊ່ວຍໃຫ້ມີແບນວິດສູງ. ປະຈຸບັນ, ຕົວມອດູເລດ LTOI ສາມາດບັນລຸປະສິດທິພາບ 400G ຕໍ່ເລນ, ດ້ວຍແບນວິດເກີນ 110 GHz.
③ຊ່ອງຫວ່າງແບນວິດ:3.93 eV ທຽບກັບ 3.78 eV
ວັດສະດຸທັງສອງມີໜ້າຕ່າງໂປ່ງໃສກວ້າງ, ຮອງຮັບການນຳໃຊ້ຕັ້ງແຕ່ຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ຈົນເຖິງຄື້ນອິນຟາເຣດ, ໂດຍບໍ່ມີການດູດຊຶມໃນແຖບການສື່ສານ.
④ສຳປະສິດບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ລຳດັບທີສອງ (d33):21 ໂມງແລງ/ອາທິດຕາເວັນຕົກສຽງໃຕ້ ທຽບກັບ 27 ໂມງແລງ/ອາທິດຕາເວັນຕົກສຽງໃຕ້
ຖ້າໃຊ້ສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ ເຊັ່ນ: ການສ້າງຮາໂມນິກທີສອງ (SHG), ການສ້າງຄວາມຖີ່ແຕກຕ່າງ (DFG), ຫຼື ການສ້າງຄວາມຖີ່ລວມ (SFG), ປະສິດທິພາບການປ່ຽນແປງຂອງສອງວັດສະດຸຄວນຈະຄ້າຍຄືກັນ.
◆ ຂໍ້ໄດ້ປຽບດ້ານຕົ້ນທຶນຂອງ LTOI ທຽບກັບ LNOI
①ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການກະກຽມແຜ່ນເວເຟີຕ່ຳກວ່າ
LNOI ຕ້ອງການການຝັງໄອອອນ He ສຳລັບການແຍກຊັ້ນ, ເຊິ່ງມີປະສິດທິພາບໃນການເກີດໄອອອນຕ່ຳ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, LTOI ໃຊ້ການຝັງໄອອອນ H ສຳລັບການແຍກ, ຄ້າຍຄືກັບ SOI, ໂດຍມີປະສິດທິພາບໃນການແຍກຕົວສູງກວ່າ LNOI ຫຼາຍກວ່າ 10 ເທົ່າ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ມີຄວາມແຕກຕ່າງດ້ານລາຄາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສຳລັບແຜ່ນເວເຟີຂະໜາດ 6 ນິ້ວ: $300 ທຽບກັບ $2000, ເຊິ່ງເປັນການຫຼຸດຜ່ອນຕົ້ນທຶນ 85%.
②ມັນໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງແລ້ວໃນຕະຫຼາດເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າສຳລັບຜູ້ບໍລິໂພກສຳລັບຕົວກອງສຽງ(750,000 ໜ່ວຍຕໍ່ປີ, ນຳໃຊ້ໂດຍ Samsung, Apple, Sony, ແລະອື່ນໆ).
◆ ຂໍ້ໄດ້ປຽບດ້ານປະສິດທິພາບຂອງ LTOI ທຽບກັບ LNOI
①ຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງວັດສະດຸໜ້ອຍລົງ, ຜົນກະທົບຂອງການສະທ້ອນແສງທີ່ອ່ອນແອລົງ, ແລະ ມີຄວາມໝັ້ນຄົງຫຼາຍຂຶ້ນ
ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, ຕົວດັດແປງ LNOI ມັກຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເລື່ອນຈຸດອະຄະຕິ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນການສະສົມປະຈຸທີ່ເກີດຈາກຂໍ້ບົກຜ່ອງຢູ່ທີ່ໜ້າຕ່າງຂອງຄື້ນນຳທາງ. ຖ້າບໍ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວ, ອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້ອາດໃຊ້ເວລາເຖິງໜຶ່ງມື້ເພື່ອໃຫ້ຄົງທີ່. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີວິທີການຕ່າງໆທີ່ຖືກພັດທະນາຂຶ້ນເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, ເຊັ່ນ: ການໃຊ້ການຫຸ້ມໂລຫະອອກໄຊ, ການໂພລາໄຣເຊຊັນຂອງຊັ້ນວາງ, ແລະ ການອົບແຫ້ງ, ເຮັດໃຫ້ບັນຫານີ້ສາມາດຈັດການໄດ້ສ່ວນໃຫຍ່ໃນປັດຈຸບັນ.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, LTOI ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານວັດສະດຸໜ້ອຍລົງ, ເຊິ່ງນຳໄປສູ່ປະກົດການການເຄື່ອນທີ່ທີ່ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເຖິງແມ່ນວ່າບໍ່ມີການປະມວນຜົນເພີ່ມເຕີມ, ຈຸດປະຕິບັດການຂອງມັນຍັງຄົງທີ່ຂ້ອນຂ້າງໝັ້ນຄົງ. ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຄ້າຍຄືກັນນີ້ໄດ້ຖືກລາຍງານໂດຍ EPFL, Harvard, ແລະ Zhejiang University. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການປຽບທຽບມັກຈະໃຊ້ຕົວດັດແປງ LNOI ທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວ, ເຊິ່ງອາດຈະບໍ່ຍຸດຕິທຳທັງໝົດ; ດ້ວຍການປະມວນຜົນ, ປະສິດທິພາບຂອງວັດສະດຸທັງສອງອາດຈະຄ້າຍຄືກັນ. ຄວາມແຕກຕ່າງຕົ້ນຕໍແມ່ນຢູ່ໃນ LTOI ທີ່ຕ້ອງການຂັ້ນຕອນການປະມວນຜົນເພີ່ມເຕີມໜ້ອຍລົງ.
②Birefringence ຕ່ຳກວ່າ: 0.004 ທຽບກັບ 0.07
ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງການແຍກແສງຂອງ lithium niobate (LNOI) ສາມາດເປັນສິ່ງທ້າທາຍໃນບາງຄັ້ງ, ໂດຍສະເພາະຍ້ອນວ່າການໂຄ້ງຂອງຄື້ນນຳທາງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການຈັບຄູ່ໂໝດ ແລະ ການປະສົມໂໝດ. ໃນ LNOI ບາງໆ, ການໂຄ້ງໃນຄື້ນນຳທາງສາມາດປ່ຽນແສງ TE ເປັນແສງ TM ໄດ້ບາງສ່ວນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຜະລິດອຸປະກອນ passive ບາງຢ່າງມີຄວາມສັບສົນ, ເຊັ່ນ: ຕົວກອງ.
ດ້ວຍ LTOI, ການສະທ້ອນສອງຊັ້ນທີ່ຕ່ຳກວ່າຈະຊ່ວຍກຳຈັດບັນຫານີ້, ເຊິ່ງອາດຈະເຮັດໃຫ້ມັນງ່າຍຕໍ່ການພັດທະນາອຸປະກອນ passive ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. EPFL ຍັງໄດ້ລາຍງານຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໜ້າສັງເກດ, ໂດຍການນຳໃຊ້ການສະທ້ອນສອງຊັ້ນທີ່ຕ່ຳຂອງ LTOI ແລະ ການບໍ່ມີການຂ້າມຮູບແບບເພື່ອບັນລຸການສ້າງຄວາມຖີ່ຂອງແສງໄຟຟ້າແສງກວ້າງພິເສດດ້ວຍການຄວບຄຸມການກະຈາຍແບບຮາບພຽງໃນທົ່ວລະດັບແສງທີ່ກວ້າງຂວາງ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ແບນວິດແສງ 450 nm ທີ່ໜ້າປະທັບໃຈດ້ວຍສາຍແສງຫຼາຍກວ່າ 2000 ເສັ້ນ, ເຊິ່ງໃຫຍ່ກວ່າຫຼາຍເທົ່າທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ດ້ວຍ lithium niobate. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຄວາມຖີ່ຂອງແສງ Kerr, ແສງໄຟຟ້າແສງສະເໜີຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງການບໍ່ມີຂອບເຂດຈຳກັດ ແລະ ມີຄວາມໝັ້ນຄົງຫຼາຍກວ່າ, ເຖິງແມ່ນວ່າພວກມັນຕ້ອງການການປ້ອນຂໍ້ມູນໄມໂຄເວຟພະລັງງານສູງ.
③ຂອບເຂດຄວາມເສຍຫາຍທາງສາຍຕາທີ່ສູງຂຶ້ນ
ຂອບເຂດຄວາມເສຍຫາຍທາງດ້ານແສງຂອງ LTOI ແມ່ນສອງເທົ່າຂອງ LNOI, ເຊິ່ງສະເໜີຂໍ້ໄດ້ປຽບໃນການນຳໃຊ້ທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ (ແລະ ອາດຈະມີການນຳໃຊ້ Coherent Perfect Absorption (CPO) ໃນອະນາຄົດ). ລະດັບພະລັງງານຂອງໂມດູນແສງໃນປະຈຸບັນບໍ່น่าຈະທຳລາຍ lithium niobate ໄດ້.
④ຜົນກະທົບຣາມັນຕ່ຳ
ນີ້ຍັງກ່ຽວຂ້ອງກັບການນຳໃຊ້ທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່. ລີທຽມໄນໂອເບດມີຜົນກະທົບຣາມັນທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ເຊິ່ງໃນການນຳໃຊ້ຄວາມຖີ່ແສງ Kerr ສາມາດນຳໄປສູ່ການສ້າງແສງຣາມັນທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ ແລະ ໄດ້ຮັບການແຂ່ງຂັນ, ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ຄວາມຖີ່ແສງລີທຽມໄນໂອເບດ x-cut ບັນລຸສະຖານະໂຊລິຕອນ. ດ້ວຍ LTOI, ຜົນກະທົບຂອງຣາມັນສາມາດຖືກສະກັດກັ້ນໄດ້ໂດຍຜ່ານການອອກແບບທິດທາງຜລຶກ, ຊ່ວຍໃຫ້ x-cut LTOI ສາມາດບັນລຸການສ້າງຄວາມຖີ່ແສງໂຊລິຕອນ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ການເຊື່ອມໂຍງແບບ monolithic ຂອງຄວາມຖີ່ແສງໂຊລິຕອນກັບຕົວປັບຄວາມໄວສູງ, ເຊິ່ງເປັນຄວາມສຳເລັດທີ່ບໍ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ດ້ວຍ LNOI.
◆ ເປັນຫຍັງຈຶ່ງບໍ່ໄດ້ກ່າວເຖິງ Lithium Tantalate (LTOI) ແບບຟິມບາງກ່ອນໜ້ານີ້?
ລີທຽມແທນທາເລດມີອຸນຫະພູມ Curie ຕ່ຳກວ່າລີທຽມໄນໂອເບດ (610°C ທຽບກັບ 1157°C). ກ່ອນການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີ heterointegration (XOI), ຕົວປັບປ່ຽນລີທຽມໄນໂອເບດໄດ້ຖືກຜະລິດໂດຍໃຊ້ການແຜ່ກະຈາຍ titanium, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການອົບທີ່ອຸນຫະພູມຫຼາຍກວ່າ 1000°C, ເຮັດໃຫ້ LTOI ບໍ່ເໝາະສົມ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ດ້ວຍການປ່ຽນໄປສູ່ການໃຊ້ຊັ້ນຮອງພື້ນฉนวน ແລະ ການແກະສະຫຼັກຄື້ນນຳທາງສຳລັບການສ້າງຕົວປັບປ່ຽນໃນປະຈຸບັນ, ອຸນຫະພູມ Curie 610°C ແມ່ນພຽງພໍແລ້ວ.
◆ ລີທຽມແທນທາເລດຟິມບາງ (LTOI) ຈະທົດແທນລີທຽມໄນໂອເບດຟິມບາງ (TFLN) ໄດ້ບໍ?
ອີງຕາມການຄົ້ນຄວ້າໃນປະຈຸບັນ, LTOI ສະເໜີຂໍ້ໄດ້ປຽບໃນການປະຕິບັດແບບ passive, ຄວາມໝັ້ນຄົງ, ແລະຕົ້ນທຶນການຜະລິດຂະໜາດໃຫຍ່, ໂດຍບໍ່ມີຂໍ້ເສຍປຽບທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, LTOI ບໍ່ໄດ້ເກີນ lithium niobate ໃນການປະຕິບັດການ modulation, ແລະບັນຫາຄວາມໝັ້ນຄົງກັບ LNOI ມີວິທີແກ້ໄຂທີ່ຮູ້ຈັກ. ສຳລັບໂມດູນ DR ການສື່ສານ, ມີຄວາມຕ້ອງການໜ້ອຍທີ່ສຸດສຳລັບອົງປະກອບ passive (ແລະ silicon nitride ສາມາດໃຊ້ໄດ້ຖ້າຈຳເປັນ). ນອກຈາກນັ້ນ, ຕ້ອງມີການລົງທຶນໃໝ່ເພື່ອສ້າງຂະບວນການ etching ລະດັບ wafer ຄືນໃໝ່, ເຕັກນິກ heterointegration, ແລະການທົດສອບຄວາມໜ້າເຊື່ອຖື (ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກກັບການ etching lithium niobate ບໍ່ແມ່ນ waveguide ແຕ່ເປັນການບັນລຸການ etching ລະດັບ wafer ຜົນຜະລິດສູງ). ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອແຂ່ງຂັນກັບຕຳແໜ່ງທີ່ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນຂອງ lithium niobate, LTOI ອາດຈະຕ້ອງຄົ້ນພົບຂໍ້ໄດ້ປຽບເພີ່ມເຕີມ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນທາງວິຊາການ, LTOI ສະເໜີທ່າແຮງການຄົ້ນຄວ້າທີ່ສຳຄັນສຳລັບລະບົບປະສົມປະສານໃນຊິບ, ເຊັ່ນ: octave-spanning electro-optic combs, PPLT, soliton ແລະອຸປະກອນແບ່ງຄວາມຍາວຄື້ນ AWG, ແລະ array modulators.
ເວລາໂພສ: ພະຈິກ-08-2024