Lnoi ostya

Ezzel szemben a lítium-niobát vékony fóliák (LNOI ostobaságok) jelentős törésmutató kontrasztot kínálnak, lehetővé téve a hullámvezetők számára, hogy csak tíz mikron és a szubmikron keresztmetszetű hajlító sugara legyen. Ez lehetővé teszi a nagy sűrűségű fotonintegrációt és az erős fényszülést, javítva a fény és az anyag közötti kölcsönhatást.

Az LNOI ostyák különféle technikákkal készíthetők, ideértve az impulzusos lézer lerakódást, a gél-gél módszereket, az RF magnetron porlasztást és a kémiai gőzlerakódást. Az ezekből a technikákból előállított LNOI azonban gyakran polikristályos szerkezetet mutat, ami fokozott fényáteresztő veszteséget eredményez. Ezenkívül jelentős különbség van a film fizikai tulajdonságai és az egykristályos LN tulajdonságai között, ami negatívan befolyásolja a fotonikus eszközök teljesítményét.

Az lnoi ostyák előkészítésének optimális módszere magában foglalja az olyan folyamatok kombinációját, mint például az ionimplantáció, a közvetlen kötés és a termikus lágyítás, amelyek fizikailag levágják az LN -filmet az ömlesztett LN anyagból, és átadják azt egy szubsztrátba. Az őrlési és polírozási technikák kiváló minőségű LNOI-t is eredményezhetnek. Ez a megközelítés minimalizálja az LN kristályrács károsodását az ionimplantáció során, és fenntartja a kristályminőséget, feltéve, hogy a film vastagságának egységessége szempontjából szigorú ellenőrzést gyakorolnak. Az LNOI ostyák nemcsak megőrzik az alapvető tulajdonságokat, mint például az elektro-optikai, akuszto-optikai és nemlineáris optikai tulajdonságok, hanem egy kristályszerkezetet is fenntartanak, ami előnyös az alacsony optikai átviteli veszteség eléréséhez.

Az optikai hullámvezetők alapvető eszközök az integrált fotonikában, és különféle módszerek léteznek azok előkészítéséhez. Az LNOI ostyák hullámvezetői hagyományos technikákkal, például protoncsere felhasználásával állapíthatók meg. Mivel az LN kémiailag inert, a maratás elkerülése érdekében, a könnyen maratható anyagok letétbe helyezhetők az LNOI -ra, hogy megterhelő szalaghullám -vezetékeket hozzanak létre. A rakodócsíkokhoz alkalmas anyagok közé tartozik a TIO2, SiO2, SINX, TA2O5, Chalcogenide Glass és szilícium. A kémiai mechanikai polírozási módszerrel létrehozott LNOI optikai hullámvezető 0,027 dB/cm terjedési veszteséget ért el; A sekély hullámvezető oldalfal azonban bonyolítja a kis hajlítási sugarakkal rendelkező hullámvezetők megvalósulását. A plazma maratási módszerrel elkészített LNOI ostya hullámvezetője mindössze 0,027 dB/cm átviteli veszteséget ért el. Ez jelentős mérföldkövet jelent, jelezve, hogy a nagyméretű fotonintegráció és az egyfotonszintű feldolgozás megvalósulhat. Az optikai hullámvezetők mellett számos nagyteljesítményű fotonikus eszközt fejlesztettek ki az LNOI-n, beleértve a mikro-gyűrű/mikro-lemez rezonátorokat, a vég- és a rácscsatlakozókat, valamint a fotonikus kristályokat. Különféle funkcionális fotonikus eszközöket is sikeresen hoztak létre. A lítium-niobát (LN) kristályok kivételes elektro-optikai és nemlineáris optikai hatásainak kiaknázása lehetővé teszi a nagy sávszélességű optoelektronikus modulációt, a hatékony nemlineáris átalakítást és az elektro-optikailag szabályozható optikai frekvenciás fésű előállítást, többek között a fotonikus funkciók között. Az LN akuszto-optikai hatást is mutat. Az LNOI-n készített Acousto-optikus Mach-Zehnder modulátor optomechanikus kölcsönhatásokat alkalmaz a szuszpendált lítium-niobátfóliában, hogy a mikrohullámú jelet 4,5 GHz frekvenciájú, 1500 nm-es hullámhosszúvá alakítsák, megkönnyítve a hatékony mikrohullámú-optikai jelkonverziót.

Ezenkívül a zafír-szubsztrát felett az LN-filmen előállított akusztikus optikai modulátor elkerüli a szuszpenziós struktúra szükségességét a zafír nagy hangsebessége miatt, ami szintén segít csökkenteni az akusztikus hullám energia szivárgását. Az LNOI-n kifejlesztett integrált akusztikai optikai frekvenciaváltó magasabb frekvenciaváltás-hatékonyságot mutat, mint az alumínium-nitridfilmen gyártott. A lézerekben és az erősítőkben is előrelépés történt a ritkaföldfém-adalékolt LNOI segítségével. Az lnoi ostyák ritkaföldfém-adalékolt régiói azonban szignifikáns fényelnyelést mutatnak a kommunikációs optikai sávban, ami akadályozza a nagyszabású fotonikus integrációt. A helyi ritkaföldfémek doppingjának feltárása az LNOI -nál megoldást kínálhat erre a kérdésre. Az amorf szilícium letétbe helyezhető az LNOI -n, hogy fotodetektorokat hozzon létre. A kapott fém-félvezető és fém fotodetektorok 22-37 mA/W reakcióképességet mutatnak 635-850 nm hullámhosszon. Ezzel egyidejűleg a III-V félvezető lézerek és detektorok heterogén módon integrálódnak az LNOI-n egy újabb életképes megoldást jelentenek a lézerek és detektorok fejlesztésére ezen az anyagon. Az előkészítési folyamat azonban összetett és költséges, javításokat igényel a költségek csökkentése és a siker ráta növelése érdekében.