Lnoi вафла

Обратно, тънки филми с литиев ниобат (LNOI WAFS) предлагат значителен контраст на коефициента на пречупване, което позволява на вълноводите да имат радиуси на огъване само десетки микрони и субмикронни напречни сечения. Това позволява интегриране на фотони с висока плътност и силно ограничаване на светлината, засилване на взаимодействието между светлината и материята.

LNOI вафли могат да се приготвят с помощта на различни техники, включително импулсно лазерно отлагане, гел-гел методи, разпръскване на RF магнетрон и отлагане на химически пари. Въпреки това, LNOI, произведени от тези техники, често проявяват поликристална структура, което води до повишена загуба на предаване на светлина. Освен това, има значителна пропаст между физическите свойства на филма и тези на еднокристалната LN, което се отразява негативно на работата на фотонните устройства.

Оптималният метод за подготовка на LNOI вафли включва комбинация от процеси като йонна имплантация, директно свързване и термично отгряване, които физически отлепват LN филма от насипния LN материал и го прехвърлят в субстрат. Техниките за смилане и полиране също могат да дадат висококачествени LNOI. Този подход минимизира увреждането на LN кристалната решетка по време на йонна имплантация и поддържа качеството на кристалите, при условие че се упражнява строг контрол върху равномерността на дебелината на филма. LNOI вафли не само запазват основни свойства като електрооптични, акусто-оптични и нелинейни оптични характеристики, но и поддържат единична кристална структура, която е полезна за постигане на ниска загуба на оптична трансмисия.

Оптичните вълновода са основни устройства в интегрираната фотоника и съществуват различни методи за тяхната подготовка. Вълноводни на LNOI вафли могат да бъдат установени с помощта на традиционни техники като Proton Exchange. Тъй като LN е химически инертен, за да се избегне офорт, лесно оформени материали могат да бъдат отложени върху LNOI, за да се създадат вълновода на зареждане на ленти. Материалите, подходящи за зареждащи ленти, включват TiO2, SiO2, SINX, TA2O5, халкогенидно стъкло и силиций. Оптичният вълновод на LNOI, създаден с помощта на метода на химическо механично полиране, постигна загуба на разпространение от 0,027 dB/cm; Въпреки това, неговата плитка вълноводни странични стени усложнява реализацията на вълноводните вълновода с малки радиуси на огъване. Вълновесният вълновод на вафли LNOI, приготвен с помощта на метод за ецване на плазмено ецване, постигна загуба на предаване от само 0,027 dB/cm. Това представлява важен момент, което показва, че мащабната интеграция на фотони и обработката на еднофотонно ниво могат да бъдат реализирани. В допълнение към оптичните вълновода, на LNOI са разработени множество високоефективни фотонни устройства, включително микро-пръстени/микродискови резонатори, крайни и решетъчни съединители и фотонни кристали. Различни функционални фотонни устройства също са успешно създадени. Използването на изключителните електрооптични и нелинейни оптични ефекти на кристалите на литиев Niobate (LN) позволява оптоелектронна модулация с висока честотна лента, ефективна нелинейна конверсия и електрооптично контролируемо генериране на оптична честота, сред други фотонични функции. LN също проявява акусто-оптичен ефект. Акушо-оптичният модулатор на Mach-Zehnder, приготвен на LNOI, използва оптомеханични взаимодействия в суспендирания литиев ниобатен филм, за да преобразува микровълнов сигнал с честота 4,5 GHz в светлина при дължина на вълната от 1500 nm, улеснявайки ефективното преобразуване на сигнала на сигнала.

Освен това, акушо-оптичният модулатор, изработен на LN филм над сапфирен субстрат, избягва необходимостта от структура на окачването поради високата звукова скорост на сапфира, което също помага да се намали изтичането на акустична вълна. Интегрираният акуо-оптичен честотен превключвател, разработен на LNOI, демонстрира по-висока честотна ефективност на изместване в сравнение с тези, изработени на алуминиев нитриден филм. Напредъкът е постигнат и в лазери и усилватели, използващи редки земни леги, LNOI. Въпреки това, рядкото лечение на земни райони на LNOI вафли проявяват значителна светлина на светлината в комуникационната оптична лента, която пречи на мащабната фототонна интеграция. Проучването на местния редки земни допинг на LNOI може да осигури решение на този проблем. Аморфният силиций може да бъде отложен върху LNOI за създаване на фотодетектори. Получените метало-семикопроводници и метални фотодетектори показват отзивчивост от 22-37 mA/W през дължините на вълната от 635-850 nm. Едновременно с това, хетерогенно интегрирането на III-V полупроводникови лазери и детектори на LNOI представя друго жизнеспособно решение за разработване на лазери и детектори на този материал. Процесът на подготовка обаче е сложен и скъп, като налага подобрения за намаляване на разходите и увеличаване на успеваемостта.