Lnoi vahvlik

Seevastu liitium-niobaadi õhukesed kiled (LNOI vahvlid) pakuvad märkimisväärset murdumisnäitaja kontrasti, võimaldades lainejuhil painutada ainult kümneid mikronite ja submikronite ristlõikeid. See võimaldab tiheda tihedusega footoni integreerimist ja tugevat valguse kinnistamist, suurendades valguse ja aine vahelist interaktsiooni.

LNOI vahvleid saab valmistada mitmesuguste tehnikate abil, sealhulgas impulsslaseri sadestumise, geelgeeli meetodite, RF-magnetroni pritsimise ja keemilise aurude sadestumise abil. Kuid nendest tehnikatest toodetud LNOI -l on sageli polükristalliline struktuur, mis põhjustab valguse ülekande suurenemist. Lisaks on filmi füüsiliste omaduste ja ühekristalli LN-i füüsikaliste omaduste vahel märkimisväärne lõhe, mis mõjutab negatiivselt fotooniliste seadmete jõudlust.

LNOI vahvlite valmistamiseks mõeldud optimaalne meetod hõlmab selliste protsesside kombinatsiooni nagu ioonide implanteerimine, otsene sidumine ja termiline lõõmutamine, mis koorib LN -kile füüsiliselt lahtiselt LN -i materjalist ja kannavad selle substraadile. Jahvatamise ja poleerimistehnikad võivad anda ka kvaliteetseid LNOI. See lähenemisviis vähendab ioonide implanteerimise ajal LN -i kristallvõre kahjustusi ja säilitab kristallide kvaliteedi, eeldusel, et ranget kontrolli kasutatakse kile paksuse ühtluses. LNOI vahvlid ei säilita mitte ainult olulisi omadusi nagu elektro-optilised, akustoptilised ja mittelineaarsed optilised omadused, vaid säilitavad ka ühe kristallstruktuuri, mis on kasulik madala optilise ülekande kaotuse saavutamiseks.

Optilised lainejuhid on integreeritud footonika põhiseadmed ja nende ettevalmistamiseks on olemas mitmesuguseid meetodeid. LNOI vahvlite lainejuhtisid saab luua traditsiooniliste tehnikate, näiteks prootonivahetuse abil. Kuna LN on keemiliselt inertne, saab söövitamise vältimiseks hõlpsasti söövitatavaid materjale LNOI -le ladestada, et luua laadimisribalaineid. Laadimisribade jaoks sobivad materjalid hõlmavad TiO2, SiO2, Sinx, TA2O5, kaltogeniidklaas ja räni. Keemilise mehaanilise poleerimismeetodi abil loodud lnoi optiline lainejuh on saavutanud levimise kadu 0,027 dB/cm; Selle madala lainejuhi külgsein raskendab aga väikeste painderaadiustega lainejuhtide realiseerimist. Plasma söövitusmeetodi abil valmistatud LNOI vahvli lainejuhi saavutas ülekandekaoks vaid 0,027 dB/cm. See kujutab endast olulist verstaposti, mis näitab, et realiseerub suuremahulise footoni integreerimise ja ühe footoni taseme töötlemise. Lisaks optilistele lainejuhtidele on LNOI-l välja töötatud arvukalt suure jõudlusega fotoonilisi seadmeid, sealhulgas mikrorõnga/mikrosketta resonaatorid, lõpp- ja restiühendused ning fotoonilised kristallid. Samuti on edukalt loodud mitmesuguseid funktsionaalseid fotoonilisi seadmeid. Liitium-niobaadi (LN) kristallide erakordsete elektro-optiliste ja mittelineaarsete optiliste mõjude ärakasutamine võimaldab muu hulgas fotooniliste funktsioonide hulgas suure ribalaiuse optoelektroonilist modulatsiooni, tõhusat mittelineaarset muundamist ja elektrooptiliselt juhitavat optilise sageduse kammi genereerimist. LN-l on ka akustoptiline toime. LNOI-s valmistatud akustoptiline Mach-Zehnderi modulaator kasutab riputatud liitium-niobaadil olevas kiles optomehaanilisi interaktsioone, et muuta mikrolainesignaal sagedusega 4,5 GHz valgusesse lainepikkusega 1500 nm, hõlbustades tõhusat mikrolaine-optilise signaali konversiooni.

Lisaks väldib safiiri substraadi kohal LN-kilele valmistatud akusto-optilise modulaator vajadust safiiri suure heli kiiruse tõttu vedrustusstruktuuri järele, mis aitab vähendada ka akustiliste laineenergia leket. LNOI-l välja töötatud integreeritud akusto-optilise sageduse nihkumine näitab kõrgemat sageduse nihke efektiivsust võrreldes alumiiniumnitriidi kilega valmistatud nendega. Edusammud on tehtud ka laserite ja võimenditega, kasutades haruldaste muldmetallide legeeritud LNOI-d. LNOI vahvlite haruldaste muldmetallidega legeeritud piirkondadel on aga kommunikatsiooni optilises ribas märkimisväärne valguse neeldumine, mis takistab suuremahulist fotoonilist integratsiooni. Kohaliku haruldaste muldmetallide dopingu uurimine LNOI -l võiks sellele probleemile lahenduse pakkuda. Fotodetektorite loomiseks võib LNOI -le ladustada amorfse räni. Saadud metalli-semonductor ja metalli fotodetektorid näitavad reageerimist 22-37 mA/w lainepikkuste korral 635-850 nm. Samal ajal on LNOI-sse III-V pooljuhtide laserte ja detektorite heterogeenselt integreerimine veel üks elujõuline lahendus selle materjali laserite ja detektorite arendamiseks. Ettevalmistusprotsess on aga keeruline ja kulukas, nõudes kulude vähendamiseks ja edukuse suurendamiseks parandamist.