Lnoi wafel

Omgekeerd bieden lithium niobaat dunne films (LNOI-wafels) een aanzienlijk brekingsindexcontrast, waardoor golfgeleiders in staat zijn om stralen te buigen van slechts tientallen micron en submicron-dwarsdoorsneden. Dit zorgt voor fotonintegratie met hoge dichtheid en sterke lichtbeperking, waardoor de interactie tussen licht en materie wordt verbeterd.

LNOI-wafels kunnen worden bereid met behulp van verschillende technieken, waaronder gepulseerde laserafzetting, gel-gelmethoden, sputtering van RF magnetron en chemische dampafzetting. LNOI die uit deze technieken wordt geproduceerd, vertoont echter vaak een polykristallijne structuur, wat leidt tot verhoogd lichttransmissieverlies. Bovendien is er een aanzienlijke kloof tussen de fysieke eigenschappen van de film en die van LN met één kristal, die een negatieve invloed hebben op de prestaties van fotonische apparaten.

De optimale methode voor het bereiden van LNOI -wafels omvat een combinatie van processen zoals ionenimplantatie, directe binding en thermisch gloeien, die fysiek de LN -film uit het bulk LN -materiaal afpellen en overbrengen naar een substraat. Malen en polijsttechnieken kunnen ook LNOI van hoge kwaliteit opleveren. Deze benadering minimaliseert schade aan het LN -kristalrooster tijdens ionenimplantatie en handhaaft kristalkwaliteit, op voorwaarde dat strikte controle wordt uitgeoefend over de uniformiteit van de filmdikte. LNOI-wafels behouden niet alleen essentiële eigenschappen zoals elektro-optische, akoesto-optische en niet-lineaire optische kenmerken, maar behouden ook een enkele kristalstructuur, wat gunstig is voor het bereiken van een laag optisch transmissieverlies.

Optische golfgeleiders zijn fundamentele apparaten in geïntegreerde fotonica, en verschillende methoden bestaan ​​voor hun voorbereiding. WaveGuides op LNOI -wafels kunnen worden vastgesteld met behulp van traditionele technieken zoals Proton Exchange. Aangezien LN chemisch inert is, kunnen om ets te voorkomen, gemakkelijk geëtste materialen op de LNOI worden afgezet om golfgeleiders van laadstrook te maken. De materialen die geschikt zijn voor laadstroken omvatten TiO2, SiO2, SINX, TA2O5, chalcogenide -glas en silicium. Een LNOI -optische golfgeleider die is gemaakt met behulp van de chemische mechanische polijstmethode heeft een voortplantingsverlies van 0,027 dB/cm bereikt; De ondiepe golfgeleider Sidewall compliceert echter de realisatie van golfgeleiders met kleine buigende stralen. De LNOI Wafer -golfgeleider, bereid met behulp van een plasma -etsmethode, bereikte een transmissieverlies van slechts 0,027 dB/cm. Dit vertegenwoordigt een belangrijke mijlpaal, wat aangeeft dat grootschalige fotonintegratie en verwerking van één fotonniveau kan worden gerealiseerd. Naast optische golfgeleiders zijn talloze krachtige fotonische apparaten ontwikkeld op LNOI, waaronder micro-ring/micro-schuimresonators, eind- en roosterkoppelingen en fotonische kristallen. Er zijn ook een verscheidenheid aan functionele fotonische apparaten met succes gemaakt. Door gebruik te maken van de uitzonderlijke elektro-optische en niet-lineaire optische effecten van lithium niobaat (LN) kristallen maakt opto-elektronische modulatie met hoge bandbreedte, efficiënte niet-lineaire conversie en elektro-optisch controleerbare optische frequentiekammen mogelijk, naast andere fotonische functionaliteiten. LN vertoont ook een akoestisch optisch effect. De akoestische mach-Zehnder-modulator bereid op LNOI maakt gebruik van optomechanische interacties in de gesuspendeerde lithium niobaatfilm om een ​​magnetronsignaal om te zetten met een frequentie van 4,5 GHz in licht bij een golflengte van 1500 nm, faciliterende efficiënte microgolf-tot-optische signaalconversie.

Bovendien vermijdt de akoestische optische modulator die is gefabriceerd op LN-film boven een saffiersubstraat de behoefte aan een suspensiestructuur vanwege de hoge geluidssnelheid van saffier, die ook helpt bij het verminderen van de lekkage van de akoestische golfenergie. De geïntegreerde akoestische optische frequentieverklaring ontwikkeld op LNOI vertoont een hogere frequentieverschuivingsefficiëntie in vergelijking met die gefabriceerd op aluminiumnitridefilm. Er zijn ook vooruitgang geboekt in lasers en versterkers met behulp van zeldzame door de aarde gedoteerde LNOI. De zeldzame door de aarde gedoteerde gebieden van LNOI-wafels vertonen echter een significante lichtabsorptie in de communicatie-optische band, die grootschalige fotonische integratie belemmert. Het verkennen van lokale zeldzame aarde -doping op LNOI kan een oplossing voor dit probleem bieden. Amorf silicium kan worden afgezet op LNOI om fotodetectors te maken. De resulterende metaal-halfgeleider- en metaalfotodetectoren vertonen een responsiviteit van 22-37 Ma/W over golflengten van 635-850 nm. Tegelijkertijd presenteert het heterogeen de III-V halfgeleider lasers en detectoren op LNOI een andere haalbare oplossing voor het ontwikkelen van lasers en detectoren op dit materiaal. Het voorbereidingsproces is echter complex en kostbaar, waardoor verbeteringen nodig zijn om de kosten te verlagen en het slagingspercentage te verhogen.