Ohun èlò tín-tín-film lithium tantalate (LTOI) ń yọjú gẹ́gẹ́ bí agbára tuntun pàtàkì nínú ẹ̀ka optics tí a ti ṣepọ. Ní ọdún yìí, ọ̀pọ̀lọpọ̀ iṣẹ́ gíga lórí àwọn modulators LTOI ni a ti tẹ̀ jáde, pẹ̀lú àwọn wafers LTOI tí ó ga jùlọ tí Ọ̀jọ̀gbọ́n Xin Ou láti Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology pèsè, àti àwọn ilana ìfọṣọ waveguide tí ó ga jùlọ tí ẹgbẹ́ Ọ̀jọ̀gbọ́n Kippenberg ṣe ní EPFL, Switzerland. Àwọn ìsapá ìfọwọ́sowọ́pọ̀ wọn ti fi àwọn àbájáde tí ó yanilẹ́nu hàn. Ní àfikún, àwọn ẹgbẹ́ ìwádìí láti Yunifásítì Zhejiang tí Ọ̀jọ̀gbọ́n Liu Liu àti Harvard University tí Ọ̀jọ̀gbọ́n Loncar ṣe olórí ti ròyìn nípa àwọn modulators LTOI tí ó yára gíga, tí ó sì dúró ṣinṣin.
Gẹ́gẹ́ bí ìbátan tímọ́tímọ́ ti lithium niobate tín-tín (LNOI), LTOI pa àwọn ànímọ́ ìyípadà iyara gíga àti pípadánù kékeré ti lithium niobate mọ́, nígbàtí ó tún ń fúnni ní àwọn àǹfààní bíi owó díẹ̀, bíréfringence kékeré, àti ìdínkù àwọn ipa photorefractive. A ṣe àfiwé àwọn ànímọ́ pàtàkì ti àwọn ohun èlò méjèèjì ní ìsàlẹ̀ yìí.
◆ Àwọn ìfarajọra láàárín Lithium Tantalate (LTOI) àti Lithium Niobate (LNOI)
①Atọka Atunmọ:2.12 vs 2.21
Èyí túmọ̀ sí pé ìwọ̀n ìtọ́sọ́nà ìgbìmọ̀ onípele kan, rédíọ̀mù títẹ̀, àti ìwọ̀n ẹ̀rọ tí ó wọ́pọ̀ tí ó dá lórí àwọn ohun èlò méjèèjì jọra gan-an, àti pé iṣẹ́ ìsopọ̀ okùn wọn tún jọra pẹ̀lú. Pẹ̀lú ìtẹ̀síwájú ìgbìmọ̀ onípele tí ó dára, àwọn ohun èlò méjèèjì lè ṣe àṣeyọrí ìfàsẹ́yìn ìfisí<0.1 dB/cm. EPFL ròyìn ìpàdánù ìtọ́sọ́nà ìgbì omi ti 5.6 dB/m.
②Olùsọdipúpọ̀ Elétíróńtíkì:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
A lè fi ìwọ̀n ìyípadà náà wéra pẹ̀lú àwọn ohun èlò méjèèjì, pẹ̀lú ìyípadà tó dá lórí ipa Pockels, èyí tó ń jẹ́ kí ìwọ̀n ìyípadà náà pọ̀ sí i. Lọ́wọ́lọ́wọ́, àwọn ohun èlò LTOI lè ṣe àṣeyọrí iṣẹ́ 400G fún ọ̀nà kọ̀ọ̀kan, pẹ̀lú ìwọ̀n ìyípadà tó ju 110 GHz lọ.
③Àfojúsùn ìforígbárí:3.93 eV vs 3.78 eV
Àwọn ohun èlò méjèèjì ní fèrèsé tó gbòòrò, tó ń ṣe àtìlẹ́yìn fún àwọn ohun èlò láti àwọn ìgbì gígùn infrared tó hàn gbangba sí, láìsí ìfàmọ́ra nínú àwọn ìjápọ̀ ìbánisọ̀rọ̀.
④Àkójọpọ̀ Àìní-ìlànà ti Àṣẹ Kejì (d33):21 pm/V vs 27 pm/V
Tí a bá lò ó fún àwọn ohun èlò tí kì í ṣe ti ìlà bíi ìṣẹ̀dá harmonic kejì (SHG), ìṣẹ̀dá ìyàtọ̀-ìgbà-ìgbà (DFG), tàbí ìṣẹ̀dá sum-frequency (SFG), agbára ìyípadà àwọn ohun èlò méjèèjì yẹ kí ó jọra gan-an.
◆ Anfani Iye owo ti LTOI vs LNOI
①Iye owo igbaradi Wafer kekere
LNOI nilo fifi He ion sii fun iyapa fẹlẹfẹlẹ, eyiti o ni agbara ionization kekere. Ni idakeji, LTOI nlo fifi H ion sii fun iyapa, ti o jọ SOI, pẹlu ṣiṣe delamination ti o ju igba 10 lọ ti o ga ju LNOI lọ. Eyi yọrisi iyatọ idiyele pataki fun awọn wafers inṣi 6: $300 ni akawe si $2000, idinku idiyele 85%.
②A ti lo o ni ibigbogbo ni ọja ẹrọ itanna onibara fun awọn àlẹmọ acoustic(Ẹ̀rọ 750,000 lọ́dọọdún, tí Samsung, Apple, Sony, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ ń lò).
◆ Awọn anfani iṣẹ ti LTOI vs LNOI
①Díẹ̀ lára àwọn àbùkù ohun èlò, ipa photorefractive tí kò lágbára, ìdúróṣinṣin púpọ̀ sí i
Ní ìbẹ̀rẹ̀, àwọn ohun èlò LNOI sábà máa ń fi ìyàtọ̀ sí ojú ìpele tí ó yàtọ̀ hàn, ní pàtàkì nítorí ìkójọpọ̀ agbára tí àwọn àbùkù ní ojú ìsopọ̀ waveguide ń fà. Tí a kò bá tọ́jú wọn, àwọn ẹ̀rọ wọ̀nyí lè gba tó ọjọ́ kan kí wọ́n tó lè dúró dáadáa. Síbẹ̀síbẹ̀, a ṣe onírúurú ọ̀nà láti yanjú ìṣòro yìí, bíi lílo ohun èlò tí a fi irin oxide cladding ṣe, substrate polarization, àti annealing, èyí tí ó mú kí ìṣòro yìí rọrùn láti ṣàkóso nísinsìnyí.
Ní ìyàtọ̀ sí èyí, LTOI ní àwọn àbùkù ohun èlò díẹ̀, èyí tí ó ń yọrí sí ìdínkù nínú àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ ìyípadà. Kódà láìsí ìṣiṣẹ́ àfikún, ibi iṣẹ́ rẹ̀ dúró ṣinṣin díẹ̀. Àwọn àbájáde kan náà ni EPFL, Harvard, àti Zhejiang University ti ròyìn. Síbẹ̀síbẹ̀, ìfiwéra náà sábà máa ń lo àwọn ohun èlò LNOI tí a kò tọ́jú, èyí tí ó lè má jẹ́ òdodo pátápátá; pẹ̀lú ìṣiṣẹ́, iṣẹ́ àwọn ohun èlò méjèèjì ṣeé ṣe kí ó jọra. Ìyàtọ̀ pàtàkì wà nínú LTOI tí ó nílò àwọn ìgbésẹ̀ ìṣiṣẹ́ àfikún díẹ̀.
②Ìwọ̀n Ìbísí Kéré Jù: 0.004 vs 0.07
Ìwọ̀n agbára lithium niobate (LNOI) tó ga lè jẹ́ ìpèníjà nígbà míì, pàápàá jùlọ nítorí pé àwọn ìtẹ̀síwájú waveguide lè fa ìsopọ̀ mode àti mode hybridization. Nínú LNOI tín-ínrín, ìtẹ̀síwájú nínú waveguide lè yí ìmọ́lẹ̀ TE padà sí ìmọ́lẹ̀ TM díẹ̀, èyí tó lè mú kí iṣẹ́ àwọn ẹ̀rọ passive kan díjú, bíi àlẹ̀mọ́.
Pẹ̀lú LTOI, bíréfringence tó kéré síi mú ìṣòro yìí kúrò, èyí tó lè mú kí ó rọrùn láti ṣe àwọn ẹ̀rọ aláìṣiṣẹ́ tó ga. EPFL tún ti ròyìn àwọn àbájáde tó ṣe pàtàkì, tó ń lo bíréfringence tó kéré síi ti LTOI àti àìsí ọ̀nà ìkọjá láti ṣe àṣeyọrí ìṣẹ̀dá bíréfringence onípele-gíga pẹ̀lú ìṣàkóso ìtújáde onípele-gíga káàkiri ibi tí a ti lè rí àwọn ìrísí. Èyí yọrí sí ìpele ìpele 450 nm tó yanilẹ́nu pẹ̀lú àwọn ìlà ìpele comb tó ju 2000 lọ, tó tóbi ju èyí tí a lè ṣe pẹ̀lú lithium niobate lọ ní ọ̀pọ̀ ìgbà. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn bíréfring combs optical Kerr, àwọn bíréfring combs electro-optic ń fúnni ní àǹfààní láti wà láìsí ààlà àti láti dúró ṣinṣin, bó tilẹ̀ jẹ́ pé wọ́n nílò ìtẹ̀síwájú máíkrówéfù alágbára gíga.
③Ti o ga julọ Optical Ibajẹ ala
Ààlà ìbàjẹ́ opitika ti LTOI jẹ́ ìlọ́po méjì ti LNOI, ó sì ń fúnni ní àǹfààní nínú àwọn ohun èlò tí kì í ṣe lílọ́ (àti àwọn ohun èlò CPO tí ó ṣeé ṣe kí ó wà ní ọjọ́ iwájú). Àwọn ìpele agbára module opitika lọ́wọ́lọ́wọ́ kò ṣeé ṣe kí ó ba lithium niobate jẹ́.
④Ipa Raman Kekere
Èyí tún kan àwọn ohun èlò tí kì í ṣe lílò. Lithium niobate ní ipa Raman tó lágbára, èyí tí nínú àwọn ohun èlò Kerr optical frequency comb lè fa ìṣẹ̀dá ìmọ́lẹ̀ Raman tí a kò fẹ́ àti ìdíje tí yóò mú kí àwọn frequency comb lithium niobate tí a gé kúrú má dé ipò soliton. Pẹ̀lú LTOI, a lè dín ipa Raman kù nípasẹ̀ àpẹẹrẹ ìtọ́sọ́nà kristali, èyí tí yóò jẹ́ kí LTOI tí a gé kúrú láti ṣe àgbékalẹ̀ frequency comb soliton optical. Èyí yóò jẹ́ kí ìṣọ̀kan monolithic ti àwọn frequency comb soliton optical pẹ̀lú àwọn modulators oníyàrá gíga, èyí tí kò ṣeé ṣe pẹ̀lú LNOI.
◆ Kí ló dé tí a kò mẹ́nu ba Thin-Film Lithium Tantalate (LTOI) tẹ́lẹ̀?
Iwọ̀n otútù Lithium tantalate ní ìwọ̀n otútù Curie tó kéré sí ti lithium niobate (610°C vs. 1157°C). Kí a tó ṣe àgbékalẹ̀ ìmọ̀-ẹ̀rọ heterointegration (XOI), a ti lo titanium diffusion láti ṣe àwọn modulators lithium niobate, èyí tó nílò kí a yọ́ wọn ní ìwọ̀n otútù tó ju 1000°C lọ, èyí tó mú kí LTOI má ṣe dáa. Síbẹ̀síbẹ̀, pẹ̀lú ìyípadà lónìí sí lílo àwọn ohun èlò insulator àti ìfọ́ waveguide fún ìṣẹ̀dá modulator, ìwọ̀n otútù Curie 610°C tó ju èyí lọ.
◆ Ṣé Thin-Film Lithium Tantalate (LTOI) Yóò Rọpò Thin-Film Lithium Niobate (TFLN)?
Láti inú ìwádìí lọ́wọ́lọ́wọ́, LTOI ní àwọn àǹfààní nínú iṣẹ́ passive, ìdúróṣinṣin, àti iye owó ìṣẹ̀dá ńlá, láìsí àwọn àléébù tí ó hàn gbangba. Síbẹ̀síbẹ̀, LTOI kò ju lithium niobate lọ nínú iṣẹ́ passive, àti àwọn ìṣòro ìdúróṣinṣin pẹ̀lú LNOI ní àwọn ojútùú tí a mọ̀. Fún àwọn modulu DR ìbánisọ̀rọ̀, ìbéèrè díẹ̀ ló wà fún àwọn èròjà passive (àti pé a lè lo silicon nitride tí ó bá pọndandan). Ní àfikún, àwọn ìdókòwò tuntun ni a nílò láti tún fi àwọn ilana passive-level wafer múlẹ̀, àwọn ọ̀nà heterointegration, àti ìdánwò ìgbẹ́kẹ̀lé (ìṣòro pẹ̀lú litium niobate etching kìí ṣe waveguide ṣùgbọ́n ṣíṣe àṣeyọrí gígún-level wafer). Nítorí náà, láti díje pẹ̀lú ipò tí lithium niobate ti fìdí múlẹ̀, LTOI lè nílò láti ṣàwárí àwọn àǹfààní míràn. Ṣùgbọ́n, ní ti ẹ̀kọ́, LTOI ń fúnni ní agbára ìwádìí pàtàkì fún àwọn ètò on-chip tí a ti ṣepọ, bíi octave-spanning electro-optic combs, PPLT, soliton àti AWG wavelength division devices, àti array modulators.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù kọkànlá-08-2024