ວັດສະດຸ lithium tantalate (LTOI) ທີ່ເປັນຟິມບາງໆກໍາລັງປະກົດຕົວເປັນກໍາລັງໃຫມ່ທີ່ສໍາຄັນໃນພາກສະຫນາມ optics ປະສົມປະສານ. ໃນປີນີ້, ວຽກງານລະດັບສູງຫຼາຍອັນກ່ຽວກັບເຄື່ອງໂມດູນ LTOI ໄດ້ຖືກຈັດພີມມາ, ມີ wafers LTOI ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງສະຫນອງໃຫ້ໂດຍອາຈານ Xin Ou ຈາກ Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, ແລະຂະບວນການ etching waveguide ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງທີ່ພັດທະນາໂດຍກຸ່ມອາຈານ Kippenberg ທີ່ EPFL. , ສະວິດເຊີແລນ. ຄວາມພະຍາຍາມຮ່ວມມືຂອງພວກເຂົາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຫນ້າປະທັບໃຈ. ນອກຈາກນັ້ນ, ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Zhejiang ນໍາໂດຍສາດສະດາຈານ Liu Liu ແລະມະຫາວິທະຍາໄລ Harvard ນໍາໂດຍສາດສະດາຈານ Loncar ຍັງໄດ້ລາຍງານກ່ຽວກັບໂມດູນ LTOI ທີ່ມີຄວາມໄວສູງ, ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງ.
ໃນຖານະເປັນພີ່ນ້ອງທີ່ໃກ້ຊິດຂອງຮູບເງົາບາງ lithium niobate (LNOI), LTOI ຮັກສາ modulation ຄວາມໄວສູງແລະລັກສະນະການສູນເສຍຕ່ໍາຂອງ lithium niobate ໃນຂະນະທີ່ຍັງສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບເຊັ່ນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, birefringence ຕ່ໍາ, ແລະຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບ photorefractive. ການປຽບທຽບລັກສະນະຕົ້ນຕໍຂອງສອງວັດສະດຸແມ່ນໄດ້ນໍາສະເຫນີຂ້າງລຸ່ມນີ້.
◆ຄວາມຄ້າຍຄືກັນລະຫວ່າງ Lithium Tantalate (LTOI) ແລະ Lithium Niobate (LNOI)
①ດັດຊະນີສະທ້ອນແສງ:2.12 ທຽບກັບ 2.21
ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າຂະຫນາດຄູ່ມື waveguide ໂຫມດດຽວ, radius ໂຄ້ງ, ແລະຂະຫນາດອຸປະກອນ passive ທົ່ວໄປໂດຍອີງໃສ່ວັດສະດຸທັງສອງແມ່ນຄ້າຍຄືກັນຫຼາຍ, ແລະປະສິດທິພາບການເຊື່ອມຂອງເສັ້ນໄຍຂອງພວກມັນຍັງປຽບທຽບໄດ້. ມີ etching waveguide ທີ່ດີ, ວັດສະດຸທັງສອງສາມາດບັນລຸການສູນເສຍການແຊກຂອງ<0.1 dB/ຊມ. EPFL ລາຍງານການສູນເສຍຄື້ນຟອງ 5.6 dB/m.
②ຄ່າສໍາປະສິດໄຟຟ້າ:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
ປະສິດທິພາບ modulation ແມ່ນສາມາດປຽບທຽບໄດ້ສໍາລັບທັງສອງວັດສະດຸ, ໂດຍ modulation ໂດຍອີງໃສ່ຜົນກະທົບ Pockels, ອະນຸຍາດໃຫ້ມີແບນວິດສູງ. ໃນປັດຈຸບັນ, LTOI modulators ສາມາດບັນລຸ 400G ຕໍ່ການປະຕິບັດເສັ້ນທາງ, ມີແບນວິດເກີນ 110 GHz.
③Bandgap:3.93 eV ທຽບກັບ 3.78 eV
ວັດສະດຸທັງສອງມີປ່ອງຢ້ຽມທີ່ມີຄວາມໂປ່ງໃສກວ້າງ, ສະຫນັບສະຫນູນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຈາກການເບິ່ງເຫັນກັບຄວາມຍາວຂອງຄື້ນອິນຟາເລດ, ບໍ່ມີການດູດຊຶມໃນແຖບການສື່ສານ.
④ຄ່າສຳປະສິດທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນລຳດັບທີສອງ (d33):21 ໂມງແລງ/ວ ທຽບກັບ 27 ໂມງແລງ/ວ
ຖ້າໃຊ້ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນເຊັ່ນ: ການຜະລິດປະສົມກົມກຽວທີສອງ (SHG), ການຜະລິດຄວາມຖີ່ຄວາມແຕກຕ່າງ (DFG), ຫຼືການຜະລິດຄວາມຖີ່ລວມ (SFG), ປະສິດທິພາບການແປງຂອງທັງສອງວັດສະດຸຄວນຈະຂ້ອນຂ້າງຄ້າຍຄືກັນ.
◆ຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ LTOI vs LNOI
①ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການກະກຽມ Wafer ຕ່ໍາ
LNOI ຕ້ອງການ He ion implantation ສໍາລັບການແຍກຊັ້ນ, ເຊິ່ງມີປະສິດທິພາບ ionization ຕ່ໍາ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, LTOI ໃຊ້ H ion implantation ສໍາລັບການແຍກ, ຄ້າຍຄືກັບ SOI, ມີປະສິດທິພາບ delamination ສູງກວ່າ 10 ເທົ່າຂອງ LNOI. ອັນນີ້ສົ່ງຜົນໃຫ້ລາຄາແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສໍາລັບ wafers 6 ນິ້ວ: $300 ທຽບກັບ $2000, ການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ 85%.
②ມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຕະຫຼາດເອເລັກໂຕຣນິກຜູ້ບໍລິໂພກສໍາລັບການກັ່ນຕອງສຽງ(750,000 ຫນ່ວຍຕໍ່ປີ, ໃຊ້ໂດຍ Samsung, Apple, Sony, ແລະອື່ນໆ).
◆ຂໍ້ໄດ້ປຽບດ້ານປະສິດທິພາບຂອງ LTOI vs LNOI
①ຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານວັດສະດຸຫນ້ອຍລົງ, ຜົນກະທົບການສະທ້ອນແສງອ່ອນກວ່າ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຫຼາຍ
ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, LNOI modulators ມັກຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມລໍາອຽງຈຸດ drift, ຕົ້ນຕໍແມ່ນຍ້ອນການສະສົມຂອງຄ່າບໍລິການທີ່ເກີດຈາກຂໍ້ບົກພ່ອງໃນການໂຕ້ຕອບ waveguide. ຖ້າບໍ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວ, ອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້ອາດຈະໃຊ້ເວລາເຖິງຫນຶ່ງມື້ເພື່ອສະຖຽນລະພາບ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ວິທີການຕ່າງໆໄດ້ຖືກພັດທະນາເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, ເຊັ່ນ: ການໃຊ້ແຜ່ນໂລຫະ oxide cladding, substrate polarization, ແລະ annealing, ເຮັດໃຫ້ບັນຫານີ້ສາມາດຈັດການໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນປັດຈຸບັນ.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, LTOI ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານວັດສະດຸຫນ້ອຍ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ປະກົດການລອຍນ້ໍາຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເຖິງແມ່ນວ່າບໍ່ມີການປຸງແຕ່ງເພີ່ມເຕີມ, ຈຸດປະຕິບັດງານຂອງມັນຍັງຄົງຂ້ອນຂ້າງຄົງທີ່. ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຄ້າຍຄືກັນໄດ້ຖືກລາຍງານໂດຍ EPFL, Harvard, ແລະມະຫາວິທະຍາໄລ Zhejiang. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການປຽບທຽບມັກຈະໃຊ້ໂມດູນ LNOI ທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວ, ເຊິ່ງອາດຈະບໍ່ຍຸຕິທໍາທັງຫມົດ; ດ້ວຍການປຸງແຕ່ງ, ປະສິດທິພາບຂອງວັດສະດຸທັງສອງແມ່ນອາດຈະຄ້າຍຄືກັນ. ຄວາມແຕກຕ່າງຕົ້ນຕໍແມ່ນຢູ່ໃນ LTOI ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຂັ້ນຕອນການປຸງແຕ່ງເພີ່ມເຕີມຫນ້ອຍລົງ.
②ຕ່ໍາກວ່າ Birefringence: 0.004 ທຽບກັບ 0.07
birefringence ສູງຂອງ lithium niobate (LNOI) ສາມາດເປັນສິ່ງທ້າທາຍໃນບາງຄັ້ງ, ໂດຍສະເພາະເປັນ waveguide ງໍສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການ coupling ຮູບແບບແລະການປະສົມຮູບແບບ. ໃນ LNOI ບາງໆ, ເສັ້ນໂຄ້ງໃນ waveguide ສາມາດປ່ຽນບາງສ່ວນຂອງແສງ TE ເປັນແສງສະຫວ່າງ TM, ເຮັດໃຫ້ຄວາມສັບສົນຂອງການຜະລິດອຸປະກອນ passive ບາງຢ່າງເຊັ່ນ: ການກັ່ນຕອງ.
ດ້ວຍ LTOI, birefringence ຕ່ໍາຈະລົບລ້າງບັນຫານີ້, ມີທ່າແຮງເຮັດໃຫ້ມັນງ່າຍຕໍ່ການພັດທະນາອຸປະກອນ passive ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. EPFL ຍັງໄດ້ລາຍງານຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຫນ້າສັງເກດ, ການໃຊ້ຄວາມຖີ່ຕ່ໍາຂອງ LTOI ແລະການຂາດການຂ້າມຮູບແບບເພື່ອບັນລຸການຜະລິດ comb ຄວາມຖີ່ electro-optic ultra-wide ທີ່ມີການຄວບຄຸມການກະຈາຍຮາບພຽງຢູ່ທົ່ວຂອບເຂດກວ້າງ. ອັນນີ້ເຮັດໃຫ້ແບນວິດ 450 nm comb ປະທັບໃຈກັບເສັ້ນຫວີຫຼາຍກວ່າ 2000, ຫຼາຍເທົ່າທີ່ໃຫຍ່ກວ່າສິ່ງທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ດ້ວຍ lithium niobate. ເມື່ອປຽບທຽບກັບ combs ຄວາມຖີ່ optical ຂອງ Kerr, combs electro-optic ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງການບໍ່ມີຂອບເຂດແລະມີຄວາມຫມັ້ນຄົງຫຼາຍ, ເຖິງແມ່ນວ່າພວກເຂົາຕ້ອງການວັດສະດຸປ້ອນ microwave ທີ່ມີພະລັງງານສູງ.
③ລະດັບຄວາມເສຍຫາຍທາງ Optical ສູງຂຶ້ນ
ຂອບເຂດຄວາມເສຍຫາຍທາງ optical ຂອງ LTOI ແມ່ນສອງເທົ່າຂອງ LNOI, ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນ (ແລະມີທ່າແຮງການດູດຊຶມ Coherent Perfect Absorption (CPO) ໃນອະນາຄົດ). ລະດັບພະລັງງານຂອງໂມດູນ optical ໃນປະຈຸບັນບໍ່ຫນ້າຈະທໍາລາຍ lithium niobate.
④ຜົນກະທົບ Raman ຕ່ໍາ
ນີ້ຍັງກ່ຽວຂ້ອງກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນ. Lithium niobate ມີຜົນກະທົບ Raman ທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ເຊິ່ງໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ Kerr optical frequency comb ສາມາດນໍາໄປສູ່ການຜະລິດແສງສະຫວ່າງ Raman ທີ່ບໍ່ຕ້ອງການແລະໄດ້ຮັບການແຂ່ງຂັນ, ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ x-cut lithium niobate optical combs ຈາກເຖິງລັດ soliton. ດ້ວຍ LTOI, ຜົນກະທົບ Raman ສາມາດຖືກສະກັດກັ້ນໂດຍຜ່ານການອອກແບບທິດທາງໄປເຊຍກັນ, ອະນຸຍາດໃຫ້ x-cut LTOI ບັນລຸການຜະລິດ comb ຄວາມຖີ່ soliton optical. ນີ້ເຮັດໃຫ້ການເຊື່ອມໂຍງ monolithic ຂອງ soliton optical frequency combs ກັບ modulators ຄວາມໄວສູງ, feat ບໍ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ກັບ LNOI.
◆ ເປັນຫຍັງຈິ່ງບໍ່ຖືກກ່າວເຖິງກ່ອນໜ້ານີ້ດ້ວຍຮູບເງົາ Lithium Tantalate (LTOI)?
Lithium tantalate ມີອຸນຫະພູມ Curie ຕ່ໍາກວ່າ lithium niobate (610°C ທຽບກັບ 1157°C). ກ່ອນທີ່ຈະພັດທະນາເທກໂນໂລຍີ heterointegration (XOI), ໂມດູນ lithium niobate ໄດ້ຖືກຜະລິດໂດຍໃຊ້ການແຜ່ກະຈາຍຂອງ titanium, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຫມູນວຽນເກີນ 1000 ° C, ເຮັດໃຫ້ LTOI ບໍ່ເຫມາະສົມ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ດ້ວຍການຫັນປ່ຽນໄປສູ່ການນໍາໃຊ້ຊັ້ນໃຕ້ດິນຂອງ insulator ແລະ waveguide etching ສໍາລັບການສ້າງຕັ້ງ modulator, ອຸນຫະພູມ 610 ° C Curie ແມ່ນຫຼາຍກ່ວາພຽງພໍ.
◆ ຟິມບາງ-ຟິມລິທຽມ ຕັນທາເລດ (LTOI) ຈະປ່ຽນແທນຟິມບາງໆລິທຽມ ນີໂອເບດ (TFLN) ບໍ?
ອີງຕາມການຄົ້ນຄວ້າໃນປະຈຸບັນ, LTOI ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບໃນການປະຕິບັດຕົວຕັ້ງຕົວຕີ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່, ບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ປາກົດຂື້ນ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, LTOI ບໍ່ເກີນ lithium niobate ໃນການປະຕິບັດການດັດແປງ, ແລະບັນຫາຄວາມຫມັ້ນຄົງກັບ LNOI ມີວິທີແກ້ໄຂທີ່ຮູ້ຈັກ. ສໍາລັບໂມດູນ DR ການສື່ສານ, ມີຄວາມຕ້ອງການຫນ້ອຍທີ່ສຸດສໍາລັບອົງປະກອບຕົວຕັ້ງຕົວຕີ (ແລະ silicon nitride ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ຖ້າຈໍາເປັນ). ນອກຈາກນັ້ນ, ການລົງທຶນໃຫມ່ແມ່ນຕ້ອງການເພື່ອສ້າງຕັ້ງຂະບວນການ etching ລະດັບ wafer, ເຕັກນິກການເຊື່ອມ heterointegration, ແລະການທົດສອບຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖື (ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກກັບ lithium niobate etching ບໍ່ແມ່ນ waveguide ແຕ່ບັນລຸການ etching ລະດັບ wafer ຜົນຜະລິດສູງ). ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອແຂ່ງຂັນກັບຕໍາແຫນ່ງທີ່ຕັ້ງຂອງ lithium niobate, LTOI ອາດຈະຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ເປີດເຜີຍຂໍ້ໄດ້ປຽບຕື່ມອີກ. ໃນທາງວິຊາການ, ແນວໃດກໍ່ຕາມ, LTOI ສະຫນອງທ່າແຮງການຄົ້ນຄວ້າທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບລະບົບ chip on-chip ປະສົມປະສານ, ເຊັ່ນ octave-spanning electro-optic combs, PPLT, soliton ແລະ AWG wavelength division devices, and array modulators.
ເວລາປະກາດ: ເດືອນພະຈິກ-08-2024