LNOI WAFER

Naopak, lithiové niobate tenké filmy (LNOI WAFERS) nabízejí významný kontrast indexu lomu, což umožňuje vlnovodům mít ohybové poloměry pouze desítek mikronů a průřezů submikron. To umožňuje integraci fotonu s vysokou hustotou a silné osvětlení světla, což zvyšuje interakci mezi světlem a hmotou.

LNOI oplatky mohou být připraveny pomocí různých technik, včetně pulzního laserového depozice, gel-gelů, RF magnetron rozprašování a chemické depozice páry. LNOI však z těchto technik často vykazuje polykrystalickou strukturu, což vede ke zvýšené ztrátě přenosu světla. Kromě toho existuje značná mezera mezi fyzikálními vlastnostmi filmu a vlastnostmi jednokrystalu LN, což negativně ovlivňuje výkon fotonických zařízení.

Optimální metoda pro přípravu oplatků LNOI zahrnuje kombinaci procesů, jako je iontová implantace, přímé spojení a tepelné žíhání, které fyzicky odlupují film LN z objemového materiálu LN a přenesení na substrát. Techniky broušení a leštění mohou také přinést vysoce kvalitní LNOI. Tento přístup minimalizuje poškození krystalové mřížky LN během implantace iontů a udržuje kvalitu krystalu za předpokladu, že se provádí přísná kontrola nad uniformitou tloušťky filmu. LNOI oplatky si nejen zachovávají základní vlastnosti, jako jsou elektrooptické, akustické optické a nelineární optické vlastnosti, ale také udržují jednotlivou krystalovou strukturu, která je prospěšná pro dosažení nízké ztráty optického přenosu.

Optické vlnovody jsou základními zařízeními v integrované fotonice a pro jejich přípravu existují různé metody. Vlnovody na LNOI oplatkách mohou být stanoveny pomocí tradičních technik, jako je výměna protonů. Protože LN je chemicky inertní, aby se zabránilo leptání, lze snadno vyleptané materiály uložit na LNOI, aby se vytvořily vlnovod na zatížení. Mezi materiály vhodné pro nakládání proužků patří TiO2, SIO2, Sinx, TA2O5, chalkogenidové sklo a křemík. Optický vlnovod LNOI vytvořený pomocí metody chemického mechanického leštění dosáhl ztráty šíření 0,027 dB/cm; Jeho mělká vlnovod však boční stěna komplikuje realizaci vlnovodů malými ohybovými poloměry. Vlnovodná vlnovod LNOI, připravená pomocí metody leptání plazmy, dosáhla ztráty přenosu pouhých 0,027 dB/cm. To představuje významný milník, což naznačuje, že rozsáhlé integrace fotonů a zpracování na úrovni s jedním fotononem lze realizovat. Kromě optických vlnovodů bylo na LNOI vyvinuto mnoho vysoce výkonných fotonických zařízení, včetně mikro-kruhových/mikrodiskových rezonátorů, koncových a mřížkových vazeb a fotonických krystalů. Úspěšně byla také vytvořena řada funkčních fotonických zařízení. Využití výjimečných elektrooptických a nelineárních optických účinků krystalů lithia niobátu (LN) umožňuje optoelektronickou modulaci s vysokou šířkou šířky, účinnou nelineární přeměnu a elektroopticky ovladatelně ovladatelnou optickou frekvenční generování hřebenů. LN také vykazuje akurto-optický účinek. Modulátor acousto-optic Mach-Zehnder připravený na LNOI využívá optomechanické interakce v suspendovaném filmu lithia niobate k přeměně mikrovlnného signálu s frekvencí 4,5 GHz na světlo při vlnové délce 1500 nm, což usnadňuje efektivní konverzi mikrovlny až na optiku.

Kromě toho se acousově optický modulátor vyrobený na filmu LN nad safírovým substrátem vyhýbá potřebě suspenzní struktury v důsledku vysoké rychlosti zvuku safíru, což také pomáhá snižovat únik energie akustické vlny. Integrovaný akustická optická frekvenční řazení vyvinutá na LNOI vykazuje účinnost posunu s vyšší frekvencí ve srovnání s těmi, které jsou vyrobeny na filmu nitridu hliníku. Pokroky byly také dosaženy v laserech a zesilovačích s použitím LNOI dopovaného vzácným zemí. Čáry dopované oplamy LNOI dopované vzácným zemí však vykazují významnou absorpci světla v komunikačním optickém pásmu, což brání rozsáhlé fotonické integraci. Prozkoumání místního dopingu vzácných zemin na LNOI by mohlo poskytnout řešení tohoto problému. Amorfní křemík může být uložen na LNOI za účelem vytvoření fotodetektorů. Výsledné kovové polovodičové a kovové fotodetektory vykazují citlivost 22-37 Ma/W napříč vlnovými délkami 635-850 nm. Současně heterogenně integruje polovodičové lasery a detektory III-V na LNOI, představuje další životaschopné řešení pro vývoj laserů a detektorů tohoto materiálu. Proces přípravy je však složitý a nákladný, což vyžaduje zlepšení ke snížení nákladů a zvýšení míry úspěchu.