Lnoi wafer

Sebaliknya, film tipis lithium niobate (wafer LNOI) menawarkan kontras indeks bias yang signifikan, memungkinkan pandu gelombang untuk memiliki jari-jari lentur hanya puluhan mikron dan penampang submikron. Ini memungkinkan integrasi foton dengan kepadatan tinggi dan kurungan cahaya yang kuat, meningkatkan interaksi antara cahaya dan materi.

Wafer LNOI dapat disiapkan dengan menggunakan berbagai teknik, termasuk deposisi laser berdenyut, metode gel gel, sputtering magnetron RF, dan deposisi uap kimia. Namun, LNOI yang diproduksi dari teknik -teknik ini sering menunjukkan struktur polikristalin, yang menyebabkan peningkatan kehilangan transmisi cahaya. Selain itu, ada kesenjangan yang cukup besar antara sifat fisik film dan orang-orang dari LN kristal tunggal, yang berdampak negatif terhadap kinerja perangkat fotonik.

Metode optimal untuk menyiapkan wafer LNOI melibatkan kombinasi proses seperti implantasi ion, ikatan langsung, dan anil termal, yang secara fisik mengupas film LN dari materi LN curah dan mentransfernya ke substrat. Teknik penggilingan dan pemolesan juga dapat menghasilkan LNOI berkualitas tinggi. Pendekatan ini meminimalkan kerusakan pada kisi kristal LN selama implantasi ion dan mempertahankan kualitas kristal, asalkan kontrol ketat dilakukan atas keseragaman ketebalan film. Wafer LNOI tidak hanya mempertahankan sifat-sifat penting seperti karakteristik optik elektro-optik, akusto-optik, dan nonlinier tetapi juga mempertahankan struktur kristal tunggal, yang bermanfaat untuk mencapai kehilangan transmisi optik yang rendah.

Pandu gelombang optik adalah perangkat mendasar dalam fotonik terintegrasi, dan berbagai metode ada untuk persiapannya. Waveguides pada wafer LNOI dapat didirikan menggunakan teknik tradisional seperti pertukaran proton. Karena LN secara kimiawi lembam, untuk menghindari etsa, bahan yang mudah diukir dapat diendapkan ke LNOI untuk membuat pandu gelombang strip pemuatan. Bahan -bahan yang cocok untuk pemuatan termasuk TiO2, SiO2, Sinx, TA2O5, kaca chalcogenide, dan silikon. Waveguide optik LNOI yang dibuat menggunakan metode pemolesan mekanik kimia telah mencapai kehilangan perambatan 0,027 dB/cm; Namun, dinding samping pandu gelombang dangkal memperumit realisasi pandu gelombang dengan jari -jari lentur kecil. Waveguide wafer LNOI, disiapkan menggunakan metode etsa plasma, mencapai kehilangan transmisi hanya 0,027 dB/cm. Ini merupakan tonggak penting, menunjukkan bahwa integrasi foton skala besar dan pemrosesan tingkat foton tunggal dapat diwujudkan. Selain pandu gelombang optik, banyak perangkat fotonik berkinerja tinggi telah dikembangkan pada LNOI, termasuk resonator mikro-cincin/mikro-disk, ujung dan kisi kisi, dan kristal fotonik. Berbagai perangkat fotonik fungsional juga telah berhasil dibuat. Memanfaatkan efek optik elektro-optik dan nonlinier yang luar biasa dari kristal lithium niobate (LN) memungkinkan untuk modulasi optoelektronik bandwidth tinggi, konversi nonlinier yang efisien, dan pembangkit sisir frekuensi optik yang dapat dikendalikan secara elektro-optik, di antara fungsi fotonik lainnya. LN juga menunjukkan efek akusto-optik. Modulator Mach-Zehnder Acoustto-Optic yang disiapkan pada LNOI menggunakan interaksi optomekanis dalam film lithium niobate yang tersuspensi untuk mengonversi sinyal gelombang mikro dengan frekuensi 4,5 GHz menjadi cahaya pada panjang gelombang 1500 nm, memfasilitasi konversi sinyal microwave-ke-optik yang efisien.

Selain itu, modulator akusto-optik yang dibuat pada film LN di atas substrat safir menghindari kebutuhan akan struktur suspensi karena kecepatan suara safir yang tinggi, yang juga membantu mengurangi kebocoran energi gelombang akustik. Shifter frekuensi akusto-optik terintegrasi yang dikembangkan pada LNOI menunjukkan efisiensi pergeseran frekuensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang dibuat pada film aluminium nitrida. Kemajuan juga telah dibuat dalam laser dan amplifier menggunakan LNOI yang didoping tanah jarang. Namun, daerah langka yang didoping tanah dari wafer LNOI menunjukkan penyerapan cahaya yang signifikan dalam pita optik komunikasi, yang menghambat integrasi fotonik skala besar. Menjelajahi doping tanah jarang lokal di LNOI dapat memberikan solusi untuk masalah ini. Silikon amorf dapat disimpan di LNOI untuk membuat fotodetektor. Logam yang dihasilkan dari-semikonduktor dan fotodetektor logam menunjukkan responsif 22-37 mA/W sepanjang panjang gelombang 635-850 nm. Secara bersamaan, secara heterogen mengintegrasikan laser semikonduktor III-V dan detektor pada LNOI menghadirkan solusi lain yang layak untuk mengembangkan laser dan detektor pada bahan ini. Namun, proses persiapan kompleks dan mahal, memerlukan perbaikan untuk mengurangi biaya dan meningkatkan tingkat keberhasilan.