Lnoi Wafel

I odwrotnie, cienkie folie litowe NIOBate (Wafle LNOI) oferują znaczący kontrast współczynnika załamania światła, umożliwiając falowniom zginanie tylko dziesiątek mikronów i przekrojów submikronowych. Umożliwia to integrację fotonów o dużej gęstości i silne ograniczenie światła, zwiększając interakcję między światłem a materią.

Wafle LNOI można przygotować stosując różne techniki, w tym pulsowane osadzanie laserowe, metody żel-żel, rozpylanie magnetronowe RF i chemiczne odkładanie pary. Jednak LNOI wytwarzane z tych technik często wykazuje strukturę polikrystaliczną, co prowadzi do zwiększonej utraty transmisji światła. Ponadto istnieje znaczna różnica między właściwościami fizycznymi filmu a właściwościami jednokryształowymi LN, co negatywnie wpływa na wydajność urządzeń fotonicznych.

Optymalna metoda przygotowywania płytek LNOI obejmuje połączenie procesów takich jak implantacja jonów, bezpośrednie wiązanie i wyżarzanie termiczne, które fizycznie odrywają folię LN z materiału LN i przenoszą ją do substratu. Techniki szlifowania i polerowania mogą również dawać wysokiej jakości LNOI. Podejście to minimalizuje uszkodzenie sieci kryształowej LN podczas implantacji jonowej i utrzymuje jakość kryształów, pod warunkiem, że przeprowadza się ścisłą kontrolę nad jednolitością grubości filmu. Wafle LNOI nie tylko zachowują niezbędne właściwości, takie jak elektrooptyczne, akustyczno-optyczne i nieliniowe właściwości optyczne, ale także utrzymują pojedynczą strukturę krystaliczną, co jest korzystne dla osiągnięcia niskiej utraty transmisji optycznej.

Osterki optyczne są fundamentalnymi urządzeniami w zintegrowanej fotonice i istnieją różne metody ich przygotowania. Falowody na waflach LNOI można ustalić przy użyciu tradycyjnych technik, takich jak Proton Exchange. Ponieważ LN jest chemicznie obojętne, aby uniknąć trawienia, łatwo wytrawione materiały można osadzić na LNOI, aby stworzyć falowody ładowania. Materiały odpowiednie do ładowania pasków obejmują TiO2, SIO2, SINX, TA2O5, szkło chalkogenidowe i krzem. Faludek optyczny LNOI utworzony przy użyciu chemicznej metody polerowania mechanicznego osiągnął utratę propagacji 0,027 dB/cm; Jednak jego płytkie falowe ściana boczna komplikuje realizację falowodów o małych promieniach. Faludek opłatek LNOI, przygotowany metodą trawienia w osoczu, osiągnął utratę transmisji zaledwie 0,027 dB/cm. Jest to znaczący kamień milowy, co wskazuje, że można zrealizować integrację fotonów na dużą skalę i przetwarzanie na poziomie jednoosotonu. Oprócz falowodu optycznych opracowano wiele wysokowydajnych urządzeń fotonicznych na LNOI, w tym rezonatory mikro-pierścieni/mikro-disk, łączniki końcowe i siatkowe oraz kryształy fotoniczne. Z powodzeniem utworzono także różnorodne funkcjonalne urządzenia fotoniczne. Wykorzystanie wyjątkowych elektrooptycznych i nieliniowych działań optycznych kryształów litowych (LN) pozwala na modulację optoelektroniczną o dużej przepustowości, wydajną konwersję nieliniową oraz elektrooptycznie kontrolowane wytwarzanie czwu częstotliwości optycznej, wśród innych fotonicznych funkcjonalności. LN wykazuje również efekt akustyczny. Acoustooptyczny modulator Mach-Zehnder przygotowany na LNOI wykorzystuje interakcje optomechaniczne w zawieszonej folii litowej niobate, aby przekonwertować sygnał mikrofalowy o częstotliwości 4,5 GHz na światło o długości fali 1500 nm, ułatwiając wydajną konwersję mikrofalowej do optycznej sygnału.

Ponadto modulator akustyczny wytwarzany na filmie LN powyżej szafirowego podłoża pozwala uniknąć potrzeby struktury zawieszenia z powodu wysokiej prędkości dźwięku szafiru, co pomaga również zmniejszyć wyciek energii fali akustycznej. Zintegrowana zmiana zmiany częstotliwości akustycznej opracowana na LNOI wykazuje wyższą wydajność przesunięcia częstotliwości w porównaniu z wytworzonymi na folii azotku glinu. Dokonano również postępów w laserach i wzmacniaczach przy użyciu LNOI domieszkowanego przez ziemię. Jednak rzadkie regiony waflów LNOI domieszkowane przez ziemię wykazują znaczącą absorpcję światła w optycznym pasmie komunikacyjnym, co utrudnia integrację fotoniczną na dużą skalę. Badanie lokalnego domieszkowania ziem rzadkich na LNOI może stanowić rozwiązanie tego problemu. Amorficzny krzem można osadzić na LNOI w celu tworzenia fotodetektorów. Powstałe fotodetektory metal-semiconductor i metalu wykazują reaktywność 22-37 mA/W na długości fali 635-850 nm. Jednocześnie heterogenicznie integracja laserów i detektorów półprzewodników III-V na LNOI przedstawia kolejne realne rozwiązanie do opracowywania laserów i detektorów na tym materiale. Jednak proces przygotowania jest złożony i kosztowny, co wymaga ulepszeń w celu zmniejszenia kosztów i zwiększenia wskaźnika sukcesu.