Lnoi -kiekko

Päinvastoin, litium-niobate-ohutkalvot (LNOI-kiekot) tarjoavat merkittävän taitekertoimen kontrastin, mikä mahdollistaa aaltoputkien taivutussäteet vain kymmeniä mikronia ja submikronien poikkileikkauksia. Tämä mahdollistaa korkean tiheyden fotoni-integraation ja voimakkaan valon synnytyksen parantaen valon ja aineen välistä vuorovaikutusta.

LNOI-kiekkoja voidaan valmistaa käyttämällä erilaisia ​​tekniikoita, mukaan lukien pulssilaserkerrostuminen, geeli-geelimenetelmät, RF-magnetronisputterointi ja kemiallinen höyryn laskeuma. Näistä tekniikoista tuotetulla LNOI: lla on kuitenkin usein monikiteinen rakenne, mikä johtaa lisääntyneeseen valonsiirron menetykseen. Lisäksi kalvon ja yksikiteisen LN: n fysikaalisten ominaisuuksien välillä on huomattava rako, joka vaikuttaa negatiivisesti fotonisten laitteiden suorituskykyyn.

Optimaalinen menetelmä LNOI -kiekkojen valmistukseen sisältyy prosessien, kuten ionin implantaation, suora sidonta ja lämpöhehkutus, yhdistelmä, jotka fyysisesti kuorivat LN -kalvon irtotavarasta materiaalista ja siirtävät sen substraattiin. Hioma- ja kiillotustekniikat voivat myös tuottaa korkealaatuista LNOI: ta. Tämä lähestymistapa minimoi LN -kidehilan vauriot ionin implantaation aikana ja ylläpitää kidelaatua, edellyttäen, että kalvon paksuuden yhdenmukaisuuden vuoksi käytetään tiukkaa kontrollia. LNOI-kiekot eivät vain säilytä välttämättömiä ominaisuuksia, kuten sähköoptisia, akusto-optisia ja epälineaarisia optisia ominaisuuksia, vaan myös ylläpitävät yhtä kiderakennetta, josta on hyötyä alhaisen optisen siirtohäviön saavuttamiseksi.

Optiset aaltojohdot ovat integroidun fotoniikan perustavanlaatuisia laitteita, ja niiden valmisteluun on olemassa erilaisia ​​menetelmiä. LNOI -kiekkojen aaltoputket voidaan määrittää perinteisillä tekniikoilla, kuten protoninvaihto. Koska LN on kemiallisesti inertti, etsaamisen välttämiseksi, helposti syövytetyt materiaalit voidaan kerätä LNOI: lle lastausliuskan aaltoputkien luomiseksi. Latausliuskoihin sopivia materiaaleja ovat TiO2, SiO2, Sinx, TA2O5, kalkogenidilasi ja pii. Kemiallista mekaanista kiillotusmenetelmää käyttämällä luotu LNOI -optinen aalto Sen matala aaltoputken sivuseinä kuitenkin vaikeuttaa aaltoputkien toteutumista pienillä taivutussäteillä. LNOI -kiekko -aaltojohto, joka on valmistettu käyttämällä plasman etsausmenetelmää, saavutti lähetyshäviön vain 0,027 dB/cm. Tämä edustaa merkittävää virstanpylvästä, mikä osoittaa, että laajamittainen fotoni-integraatio ja yksifotonitason prosessointi voidaan toteuttaa. Optisten aaltojohtojen lisäksi LNOI: lla on kehitetty lukuisia korkean suorituskyvyn fotonisia laitteita, mukaan lukien mikrorengas/mikrolevyresonaattorit, pääty- ja ritiläkytkimet ja fotoniset kiteet. On myös luotu myös erilaisia ​​toiminnallisia fotonisia laitteita. Litium-niobaattien (LN) poikkeuksellisen elektro-optisen ja epälineaarisen optisen vaikutuksen hyödyntäminen mahdollistaa korkean kaistanleveyden optoelektronisen modulaation, tehokkaan epälineaarisen muuntamisen ja elektro-optisesti ohjattavan optisen taajuuden kammantuotannon muiden fotonisten toimintojen joukossa. LN: llä on myös akusto-optinen vaikutus. LNOI: lla valmistettu akustooptinen Mach-Zehnder-modulaattori käyttää suspendoituneessa litium-niobaattikalvossa optomekaanisia vuorovaikutuksia mikroaaltosignaalin muuntamiseksi, jonka taajuus on 4,5 GHz valoa, joka on 1500 nm: n aallonpituudella, mikä helpottaa tehokasta mikroaalto-optista signaalinvaihtoa.

Lisäksi safiirisubstraatin yläpuolella oleva LN-kalvossa valmistettu akusto-optinen modulaattori välttää suspensiorakenteen tarpeen safiirin korkean äänenopeuden vuoksi, mikä myös auttaa vähentämään akustisen aallon energian vuotamista. LNOI: lla kehitetty integroitu akusto-optinen taajuusvaihtaja osoittaa suuremman taajuuden siirtymän tehokkuuden verrattuna alumiininitridikalvossa valmistettuihin. Lasereissa ja vahvistimissa on tapahtunut myös edistystä käyttämällä harvinaisia ​​maametallia-seostettuja LNOI-ohjelmia. LNOI-kiekkojen harvinaisten maametallien seostetuilla alueilla on kuitenkin merkittävää valon imeytymistä viestintäoptisella kaistalla, joka estää laajamittaista fotonista integraatiota. LNOI: n paikallisen harvinaisen maametallien dopingin tutkiminen voisi tarjota ratkaisun tähän asiaan. Amorfinen pii voidaan tallettaa LNOI: lle fotodeektorien luomiseksi. Tuloksena olevien metalli-puolijohde- ja metallivalodeektorit osoittavat reaktiivisuuden 22-37 ma/w aallonpituuksien välillä 635-850 nm. Samanaikaisesti heterogeenisesti integroimalla III-V-puolijohdelaserit ja ilmaisimet LNOI: iin esittelee uuden elinkelpoisen ratkaisun laserien ja ilmaisimien kehittämiseen tässä materiaalissa. Valmistusprosessi on kuitenkin monimutkainen ja kallis, mikä edellyttää parannuksia kustannusten vähentämiseksi ja onnistumisasteen lisäämiseksi.