Маводи тунуки литий-танталат (LTOI) ҳамчун як қувваи нави муҳим дар соҳаи оптикаи муттаҳидшуда пайдо мешавад. Имсол якчанд асарҳои сатҳи баланд дар бораи модуляторҳои LTOI нашр шуданд, ки дар онҳо вафлҳои LTOI бо сифати баланд аз ҷониби профессор Син Оу аз Институти микросистема ва технологияи иттилоотии Шанхай пешниҳод шудаанд ва равандҳои кандакории мавҷгири босифат, ки аз ҷониби гурӯҳи профессор Киппенберг дар EPFL, Швейтсария таҳия шудаанд, таҳия шудаанд. Кӯшишҳои муштараки онҳо натиҷаҳои таъсирбахш нишон доданд. Илова бар ин, гурӯҳҳои тадқиқотии Донишгоҳи Чжэцзян таҳти роҳбарии профессор Лю Лю ва Донишгоҳи Ҳарвард таҳти роҳбарии профессор Лончар низ дар бораи модуляторҳои LTOI бо суръати баланд ва устувории баланд гузориш доданд.
Ҳамчун хеши наздики ниобати литийи бо плёнкаи тунук (LNOI), LTOI хусусиятҳои модулятсияи баландсуръат ва талафоти ками ниобати литийро нигоҳ медорад ва дар айни замон бартариҳоеро ба монанди арзиши паст, душикании паст ва таъсири ками фоторефрактивӣ пешниҳод мекунад. Муқоисаи хусусиятҳои асосии ин ду мавод дар зер оварда шудааст.
◆ Монандиҳо байни литий танталат (LTOI) ва литий ниобат (LNOI)
①Нишондиҳандаи шикаст:2.12 бар зидди 2.21
Ин маънои онро дорад, ки андозаҳои мавҷгири якмода, радиуси хамшавӣ ва андозаҳои маъмулии дастгоҳҳои ғайрифаъол, ки дар асоси ҳарду мавод хеле монанданд ва иҷрои пайвастшавии нахи онҳо низ қобили муқоиса аст. Бо кандакории хуби мавҷгир, ҳарду мавод метавонанд ба талафоти воридшавӣ ноил шаванд.<0.1 дБ/см. EPFL талафоти мавҷгирро 5.6 дБ/м гузориш медиҳад.
②Коэффисиенти электрооптикӣ:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
Самаранокии модулятсия барои ҳарду мавод қобили муқоиса аст ва модулятсия ба таъсири Покелс асос ёфтааст, ки имкон медиҳад паҳнои банд баланд бошад. Дар айни замон, модуляторҳои LTOI қодиранд, ки ба 400G дар як хат ноил шаванд ва паҳнои банд аз 110 ГГц зиёд бошад.
③Фосилаи банд:3.93 эВ дар муқоиса бо 3.78 эВ
Ҳарду мавод дорои равзанаи васеъи шаффоф мебошанд, ки барномаҳоро аз мавҷҳои намоён то инфрасурх дастгирӣ мекунанд ва дар бандҳои алоқа ҷаббида намешавад.
④Коэффитсиенти ғайрихаттии тартиби дуюм (d33):21 бегоҳ/Вақт бар зидди 27 бегоҳ/Вақт
Агар барои барномаҳои ғайрихаттӣ ба монанди тавлиди дуюми гармоник (SHG), тавлиди басомади фарқият (DFG) ё тавлиди басомади ҷамъ (SFG) истифода шавад, самаранокии табдили ин ду мавод бояд хеле монанд бошанд.
◆ Бартарии хароҷоти LTOI дар муқоиса бо LNOI
①Арзиши пасттари тайёр кардани вафл
LNOI барои ҷудо кардани қабатҳо имплантатсияи ионии He-ро талаб мекунад, ки самаранокии пасти ионизатсия дорад. Баръакс, LTOI барои ҷудокунӣ имплантатсияи ионии H-ро истифода мебарад, ки ба SOI монанд аст ва самаранокии деламинатсия аз LNOI беш аз 10 маротиба баландтар аст. Ин боиси фарқияти назарраси нарх барои вафлиҳои 6-дюйма мегардад: 300 доллар дар муқоиса бо 2000 доллар, ки 85% коҳиши хароҷотро ташкил медиҳад.
②Он аллакай дар бозори электроникаи маишӣ барои филтрҳои акустикӣ васеъ истифода мешавад.(750,000 адад солона, аз ҷониби Samsung, Apple, Sony ва ғайра истифода мешавад).
◆ Бартариҳои иҷрои LTOI дар муқоиса бо LNOI
①Камбудиҳои моддӣ камтар, таъсири фоторефрактивии заифтар, устувории бештар
Дар аввал, модуляторҳои LNOI аксар вақт гардиши нуқтаи майлро нишон медоданд, ки асосан аз сабаби ҷамъшавии заряд, ки дар натиҷаи нуқсонҳо дар сатҳи мавҷгир ба вуҷуд омадааст, ба вуҷуд меомад. Агар табобат карда нашавад, ин дастгоҳҳо метавонанд то як рӯзро барои устувор шудан сарф кунанд. Аммо, барои ҳалли ин масъала усулҳои гуногун, аз қабили истифодаи рӯйпӯши оксиди металлӣ, поляризатсияи субстрат ва тафсондан таҳия карда шуданд, ки ин мушкилотро ҳоло асосан идорашаванда мегардонад.
Баръакс, LTOI камбудиҳои камтари мавод дорад, ки боиси коҳиши назарраси падидаҳои дрейф мегардад. Ҳатто бидуни коркарди иловагӣ, нуқтаи кори он нисбатан устувор боқӣ мемонад. Натиҷаҳои монанд аз ҷониби EPFL, Ҳарвард ва Донишгоҳи Чжэцзян гузориш дода шудаанд. Аммо, дар муқоиса аксар вақт модуляторҳои коркарднашудаи LNOI истифода мешаванд, ки шояд комилан одилона набошанд; бо коркард, эҳтимолан кори ҳарду мавод якхела аст. Фарқи асосӣ дар он аст, ки LTOI қадамҳои иловагии коркарди камтарро талаб мекунад.
②Якрангии поёнӣ: 0.004 бар зидди 0.07
Дурангшавии баланди ниобати литий (LNOI) баъзан метавонад душвор бошад, хусусан азбаски хамшавии мавҷгир метавонад боиси пайвастшавии режим ва гибридизатсияи режим гардад. Дар LNOI-и тунук, хамшавии мавҷгир метавонад қисман нури TE-ро ба нури TM табдил диҳад, ки истеҳсоли баъзе дастгоҳҳои ғайрифаъол, ба монанди филтрҳоро, душвор мегардонад.
Бо LTOI, душикоркунии паст ин мушкилотро бартараф мекунад ва эҳтимолан таҳияи дастгоҳҳои ғайрифаъоли баландсифатро осонтар мекунад. EPFL инчунин натиҷаҳои назаррасро гузориш додааст, ки бо истифода аз душикоркунии пасти LTOI ва набудани гузариши модҳо барои ноил шудан ба тавлиди шонаҳои басомади электрооптикии ултра васеъспектр бо назорати дисперсияи ҳамвор дар диапазони васеъи спектр ба даст оварда шудаанд. Ин боиси паҳнои банди таъсирбахши шонаҳои 450 нм бо зиёда аз 2000 хатҳои шона гардид, ки чанд маротиба зиёдтар аз он чизе, ки бо ниобати литий ба даст оварда мешавад. Дар муқоиса бо шонаҳои басомади оптикии Керр, шонаҳои электрооптикӣ бартарии бе остона ва устувортар буданро пешниҳод мекунанд, гарчанде ки онҳо ба вуруди печи микроволновкаи пуриқтидор ниёз доранд.
③Остонаи баланди осеби оптикӣ
Остонаи осеби оптикии LTOI ду баробар аз LNOI зиёдтар аст, ки дар барномаҳои ғайрихаттӣ (ва эҳтимолан дар оянда) дар татбиқи ҷабби комили когерентӣ (CPO) бартарӣ медиҳад. Сатҳи кунунии қувваи модули оптикӣ ба ниобати литий зарар расонидан эҳтимол надорад.
④Таъсири Рамани паст
Ин инчунин ба барномаҳои ғайрихаттӣ дахл дорад. Ниобати литий таъсири қавии Раман дорад, ки дар барномаҳои шонаҳои басомади оптикии Керр метавонад ба тавлиди нури номатлуби Раман оварда расонад ва рақобатро ба даст орад, ки аз расидани шонаҳои басомади оптикии ниобати литий бо буриши x ба ҳолати солитон пешгирӣ мекунад. Бо LTOI, таъсири Раманро метавон тавассути тарҳрезии самти кристаллӣ пахш кард, ки ба LTOI имкон медиҳад, ки тавлиди шонаҳои басомади оптикии солитонро ба даст орад. Ин имкон медиҳад, ки шонаҳои басомади оптикии солитон бо модуляторҳои баландсуръат ҳамгироии монолитӣ анҷом дода шавад, ки ин кор бо LNOI ғайриимкон аст.
◆ Чаро қаблан дар бораи танталати литийи тунукпленка (LTOI) ёдовар нашуда буд?
Танталати литий нисбат ба ниобати литий ҳарорати пасттари Кюри дорад (610°C дар муқоиса бо 1157°C). Пеш аз таҳияи технологияи гетероинтегратсия (XOI), модуляторҳои ниобати литий бо истифода аз диффузияи титан истеҳсол мешуданд, ки гармкуниро дар ҳарорати зиёда аз 1000°C талаб мекунад, ки ин LTOI-ро номувофиқ мегардонад. Аммо, бо гузариши имрӯза ба сӯи истифодаи субстратҳои изоляторӣ ва кандакории мавҷгир барои ташаккули модулятор, ҳарорати Кюри 610°C аз ҳад зиёд кофӣ аст.
◆ Оё танталати литийи тунукпленка (LTOI) литийи ниобати тунукпленка (TFLN)-ро иваз мекунад?
Бар асоси таҳқиқоти ҷорӣ, LTOI бартариҳои кори ғайрифаъол, устуворӣ ва арзиши истеҳсолии миқёси калонро пешниҳод мекунад ва камбудиҳои возеҳе надорад. Аммо, LTOI аз ниобати литий дар иҷрои модулятсия пеш намегузарад ва масъалаҳои устуворӣ бо LNOI роҳҳои ҳалли маълум доранд. Барои модулҳои DR-и коммуникатсионӣ талабот ба ҷузъҳои ғайрифаъол кам аст (ва нитриди кремний дар ҳолати зарурӣ метавонад истифода шавад). Илова бар ин, барои аз нав барқарор кардани равандҳои кандакории сатҳи вафл, усулҳои гетероинтегратсия ва санҷиши эътимоднокӣ сармоягузориҳои нав лозиманд (мушкилоти кандакории ниобати литий на роҳнамои мавҷ, балки ба даст овардани кандакории сатҳи вафлии баландсифат буд). Аз ин рӯ, барои рақобат бо мавқеи муқарраршудаи ниобати литий, LTOI метавонад бартариҳои бештарро кашф кунад. Аммо, аз ҷиҳати академӣ, LTOI имкониятҳои назарраси тадқиқотиро барои системаҳои ҳамгирошудаи чип, ба монанди шонаҳои электрооптикии октава, дастгоҳҳои тақсимоти мавҷи PPLT, солитон ва AWG ва модуляторҳои массив пешниҳод мекунад.
Вақти нашр: 08 ноябри соли 2024