Lnoi wafer

Omvänt erbjuder litium-niobatet tunna filmer (LNOI Wafers) en betydande brytningsindexkontrast, vilket gör att vågledare kan ha böjningsradier av endast tiotals mikron och submikron tvärsnitt. Detta möjliggör fotonintegration med hög täthet och stark ljus inneslutning, vilket förbättrar interaktionen mellan ljus och materia.

LNOI-skivor kan framställas med hjälp av olika tekniker, inklusive pulserad laseravsättning, gel-gelmetoder, RF-magnetronsputtering och kemisk ångavsättning. Lnoi som produceras från dessa tekniker uppvisar emellertid ofta en polykristallin struktur, vilket leder till ökad lätt överföringsförlust. Dessutom finns det ett betydande klyftan mellan filmens fysiska egenskaper och de hos enkristall LN, vilket negativt påverkar prestandan hos fotoniska enheter.

Den optimala metoden för att framställa LNOI -skivor involverar en kombination av processer såsom jonimplantation, direktbindning och termisk glödgning, som fysiskt skalar av LN -filmen från bulk LN -materialet och överför det till ett underlag. Slipning och poleringstekniker kan också ge högkvalitativt LNOI. Detta tillvägagångssätt minimerar skador på LN -kristallgitteret under jonimplantation och upprätthåller kristallkvalitet, förutsatt att strikt kontroll utövas över filmtjocklekens enhetlighet. Lnoi-skivor behåller inte bara väsentliga egenskaper som elektrooptiska, akustooptiska och olinjära optiska egenskaper utan upprätthåller också en enda kristallstruktur, vilket är fördelaktigt för att uppnå låg optisk överföringsförlust.

Optiska vågledare är grundläggande enheter i integrerad fotonik, och olika metoder finns för deras beredning. Vågledare på LNOI -skivor kan upprättas med traditionella tekniker som protonbyte. Eftersom LN är kemiskt inert, kan för att undvika etsning lätt etsat material deponeras på LNOI för att skapa lastningsvågledare. Materialen som är lämpliga för laddningsremsor inkluderar TiO2, SiO2, Sinx, TA2O5, kalkogenidglas och kisel. En LNOI -optisk vågledare skapad med användning av den kemiska mekaniska poleringsmetoden har uppnått en förökningsförlust på 0,027 dB/cm; Emellertid komplicerar dess grunt vågledare sidovägg förverkligandet av vågledare med små böjningsradier. Lnoi -skivvågledaren, framställd med användning av en plasma -etsningsmetod, uppnådde en överföringsförlust på bara 0,027 dB/cm. Detta representerar en betydande milstolpe, vilket indikerar att storskalig fotonintegration och behandling på en fotonnivå kan realiseras. Förutom optiska vågledare har många högpresterande fotoniska enheter utvecklats på LNOI, inklusive mikro-ring/mikro-diskresonatorer, slut- och gitterkopplare och fotoniska kristaller. En mängd funktionella fotoniska enheter har också skapats framgångsrikt. Att utnyttja de exceptionella elektrooptiska och icke-linjära optiska effekterna av litiumniobat (LN) -kristaller möjliggör högbandbredd optoelektronisk modulering, effektiv olinjär omvandling och elektrooptiskt kontrollerbar optisk frekvenskamgenerering, bland andra fotoniska funktioner. LN uppvisar också en akustooptisk effekt. Den akustooptiska mach-znder-modulatorn som framställs på LNOI använder optomekaniska interaktioner i den suspenderade litium-niobatfilmen för att konvertera en mikrovågsignal med en frekvens av 4,5 GHz till ljus vid en våglängd av 1500 nm, vilket underlättar effektiv mikrovågs-till-optisk signalomvandling.

Dessutom undviker den Acousto-optiska modulatorn tillverkad på LN-film ovanför ett safirsubstrat behovet av en suspensionsstruktur på grund av den höga ljudhastigheten för safir, vilket också hjälper till att minska akustisk vågenergiläckage. Den integrerade akustooptiska frekvensskiftaren som utvecklats på LNOI visar effektivitet med högre frekvensskift jämfört med de som tillverkas på aluminiumnitridfilm. Framsteg har också gjorts i lasrar och förstärkare med sällsynta jordartade lnoi. Men de sällsynta jordartade regionerna i LNOI-skivor uppvisar betydande ljusabsorption i kommunikationsoptiska bandet, som hindrar storskalig fotonisk integration. Att utforska lokal sällsynt jordardoping på LNOI kan ge en lösning på denna fråga. Amorf kisel kan deponeras på LNOI för att skapa fotodetektorer. Den resulterande metall-semitär- och metallfotodetektorerna visar en respons på 22-37 Ma/W över våglängderna 635-850 nm. Samtidigt presenterar heterogent integrering av III-V-halvledarlasrar och detektorer på LNOI en annan livskraftig lösning för att utveckla lasrar och detektorer på detta material. Beredningsprocessen är emellertid komplex och kostsam, vilket kräver förbättringar för att minska kostnaderna och öka framgångsgraden.