Lnoi wafer

Sebaliknya, filem nipis lithium niobate (wafer LNOI) menawarkan kontras indeks biasan yang signifikan, membolehkan gelombang gelombang mempunyai radiasi lenturan hanya puluhan mikron dan keratan rentas submikron. Ini membolehkan integrasi foton berkepadatan tinggi dan pengasingan cahaya yang kuat, meningkatkan interaksi antara cahaya dan perkara.

Wafer LNOI boleh disediakan menggunakan pelbagai teknik, termasuk pemendapan laser berdenyut, kaedah gel-gel, sputtering magnetron RF, dan pemendapan wap kimia. Walau bagaimanapun, LNOI yang dihasilkan dari teknik ini sering mempamerkan struktur polikristalin, yang membawa kepada peningkatan kehilangan penghantaran cahaya. Di samping itu, terdapat jurang yang besar antara sifat fizikal filem dan LN kristal tunggal, yang memberi kesan negatif terhadap prestasi peranti fotonik.

Kaedah yang optimum untuk menyediakan wafer LNOI melibatkan gabungan proses seperti implantasi ion, ikatan langsung, dan penyepuh haba, yang secara fizikal mengupas filem LN dari bahan LN pukal dan memindahkannya ke substrat. Teknik pengisaran dan penggilap juga boleh menghasilkan LNOI berkualiti tinggi. Pendekatan ini meminimumkan kerosakan pada kisi kristal LN semasa implantasi ion dan mengekalkan kualiti kristal, dengan syarat kawalan ketat dilaksanakan atas keseragaman ketebalan filem. Wafer LNOI bukan sahaja mengekalkan sifat-sifat penting seperti ciri-ciri optik elektro-optik, acousto-optik, dan tidak linear tetapi juga mengekalkan struktur kristal tunggal, yang bermanfaat untuk mencapai kehilangan penghantaran optik yang rendah.

Waveguides optik adalah peranti asas dalam fotonik bersepadu, dan pelbagai kaedah wujud untuk penyediaannya. Waveguides pada wafer LNOI boleh ditubuhkan menggunakan teknik tradisional seperti pertukaran proton. Oleh kerana LN secara kimia tidak aktif, untuk mengelakkan etsa, bahan -bahan yang mudah terukir boleh didepositkan ke LNOI untuk membuat gelombang gelombang loading. Bahan -bahan yang sesuai untuk pemuatan jalur termasuk TiO2, SiO2, Sinx, Ta2O5, kaca chalcogenide, dan silikon. Satu gelombang optik LNOI yang dibuat menggunakan kaedah penggilap mekanikal kimia telah mencapai kehilangan penyebaran 0.027 dB/cm; Walau bagaimanapun, sidewall gelombang ceteknya merumitkan kesedaran gelombang gelombang dengan radius lenturan kecil. Waveguide wafer LNOI, yang disediakan menggunakan kaedah etsa plasma, mencapai kehilangan penghantaran hanya 0.027 dB/cm. Ini mewakili peristiwa penting, menunjukkan bahawa integrasi foton berskala besar dan pemprosesan peringkat tunggal foton dapat direalisasikan. Sebagai tambahan kepada gelombang optik, banyak peranti fotonik berprestasi tinggi telah dibangunkan pada LNOI, termasuk resonator mikro-cincin/mikro-cakera, pengganding akhir dan grating, dan kristal fotonik. Pelbagai peranti fotonik berfungsi juga telah berjaya dibuat. Memanfaatkan kesan optik elektro-optik dan tidak linear yang luar biasa dari kristal litium niobate (LN) membolehkan modulasi optoelektronik jalur lebar, penukaran tak linear yang cekap, dan penjanaan kekerapan optik elektro-optik yang dikawal secara optik, antara fungsi fotonik yang lain. LN juga mempamerkan kesan acousto-optik. Modulator Mach-Zehnder acousto-optik yang disediakan pada LNOI menggunakan interaksi optomekanik dalam filem lithium niobate yang digantung untuk menukar isyarat gelombang mikro dengan kekerapan 4.5 GHz ke dalam cahaya pada panjang gelombang 1500 nm, memudahkan penukaran isyarat microwave-ke-optik yang cekap.

Di samping itu, modulator acousto-optik yang dibuat pada filem LN di atas substrat nilam mengelakkan keperluan untuk struktur penggantungan disebabkan oleh halaju bunyi sapphire yang tinggi, yang juga membantu mengurangkan kebocoran tenaga gelombang akustik. Shifter frekuensi acousto-optik bersepadu yang dibangunkan pada LNOI menunjukkan kecekapan peralihan frekuensi yang lebih tinggi berbanding dengan yang direka pada filem aluminium nitrida. Kemajuan juga telah dibuat dalam laser dan penguat menggunakan LNOI yang terdiri daripada nadir bumi. Walau bagaimanapun, kawasan-kawasan langka Bumi-Wafer LNOI mempamerkan penyerapan cahaya yang signifikan dalam band optik komunikasi, yang menghalang integrasi fotonik berskala besar. Meneroka doping nadir bumi tempatan di LNOI dapat memberikan penyelesaian kepada isu ini. Silikon amorf boleh didepositkan pada LNOI untuk membuat photodetectors. Fotodetektor logam-semikonduktor logam dan logam yang dihasilkan menunjukkan responsif 22-37 ma/w merentasi panjang gelombang 635-850 nm. Pada masa yang sama, heterogen mengintegrasikan laser dan pengesan semikonduktor III-V pada LNOI membentangkan satu lagi penyelesaian yang berdaya maju untuk membangunkan laser dan pengesan pada bahan ini. Walau bagaimanapun, proses penyediaan adalah rumit dan mahal, memerlukan penambahbaikan untuk mengurangkan kos dan meningkatkan kadar kejayaan.