Lnoi wafer

Sa kabaligtaran, ang lithium niobate manipis na mga pelikula (LNOI wafers) ay nag-aalok ng isang makabuluhang kaibahan ng index ng repraktibo, na nagpapagana ng mga waveguides na magkaroon ng baluktot na radii ng mga sampu-sampung lamang ng mga microns at mga submicron cross-section. Pinapayagan nito para sa pagsasama ng high-density na photon at malakas na pagkulong ng ilaw, pagpapahusay ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng ilaw at bagay.

Ang mga wafer ng LNOI ay maaaring ihanda gamit ang iba't ibang mga pamamaraan, kabilang ang mga pulsed laser deposition, mga pamamaraan ng gel-gel, RF magnetron sputtering, at pag-aalis ng singaw ng kemikal. Gayunpaman, ang LNOI na ginawa mula sa mga pamamaraan na ito ay madalas na nagpapakita ng isang istraktura ng polycrystalline, na humahantong sa pagtaas ng pagkawala ng paghahatid ng ilaw. Bilang karagdagan, mayroong isang malaking agwat sa pagitan ng mga pisikal na katangian ng pelikula at ng mga single-crystal LN, na negatibong nakakaapekto sa pagganap ng mga aparato ng photonic.

Ang pinakamainam na pamamaraan para sa paghahanda ng mga wafer ng LNOI ay nagsasangkot ng isang kumbinasyon ng mga proseso tulad ng pagtatanim ng ion, direktang pag -bonding, at thermal annealing, na pisikal na alisan ng balat ang LN film mula sa bulk LN na materyal at ilipat ito sa isang substrate. Ang mga diskarte sa paggiling at buli ay maaari ring magbunga ng mataas na kalidad na LNOI. Ang pamamaraang ito ay nagpapaliit ng pinsala sa LN crystal lattice sa panahon ng pagtatanim ng ion at pinapanatili ang kalidad ng kristal, sa kondisyon na ang mahigpit na kontrol ay isinasagawa sa pagkakapareho ng kapal ng pelikula. Ang LNOI wafers ay hindi lamang nagpapanatili ng mga mahahalagang katangian tulad ng electro-optical, acousto-optic, at nonlinear optical na mga katangian ngunit pinapanatili din ang isang solong istruktura ng kristal, na kapaki-pakinabang para sa pagkamit ng mababang optical na pagkawala ng paghahatid.

Ang mga optical waveguides ay mga pangunahing aparato sa integrated photonics, at ang iba't ibang mga pamamaraan ay umiiral para sa kanilang paghahanda. Ang mga waveguides sa mga wafer ng LNOI ay maaaring maitatag gamit ang mga tradisyunal na pamamaraan tulad ng proton exchange. Yamang ang LN ay walang kemikal na walang kabuluhan, upang maiwasan ang pag -etching, ang madaling etched na mga materyales ay maaaring ideposito sa LNOI upang lumikha ng mga pag -load ng mga waveguides ng strip. Ang mga materyales na angkop para sa pag -load ng mga piraso ay kinabibilangan ng TiO2, SIO2, SINX, TA2O5, Chalcogenide Glass, at Silicon. Ang isang LNOI optical waveguide na nilikha gamit ang kemikal na pamamaraan ng polish ng kemikal ay nakamit ang pagkawala ng pagpapalaganap ng 0.027 dB/cm; Gayunpaman, ang mababaw na waveguide sidewall ay kumplikado ang pagsasakatuparan ng mga waveguides na may maliit na baluktot na radii. Ang LNOI wafer waveguide, na inihanda gamit ang isang pamamaraan ng plasma etching, nakamit ang isang pagkawala ng paghahatid ng 0.027 dB/cm. Ito ay kumakatawan sa isang makabuluhang milyahe, na nagpapahiwatig na ang malaking sukat ng pagsasama ng photon at pagproseso ng antas ng single-photon ay maaaring maisakatuparan. Bilang karagdagan sa mga optical waveguides, maraming mga aparato na may mataas na pagganap na photonic ay binuo sa LNOI, kabilang ang mga micro-ring/micro-disk resonator, pagtatapos at rehas na mga coupler, at mga photonic crystals. Ang iba't ibang mga functional na aparato ng photonic ay matagumpay din na nilikha. Ang pag-agaw ng pambihirang electro-optical at nonlinear optical effects ng lithium niobate (LN) na mga kristal ay nagbibigay-daan para sa high-bandwidth optoelectronic modulation, mahusay na nonlinear conversion, at electro-optically controlable optical frequency comb generation, bukod sa iba pang mga photonic functionalities. Nagpapakita rin ang LN ng isang epekto ng acousto-optic. Ang acousto-optic mach-zehnder modulator na inihanda sa LNOI ay gumagamit ng mga pakikipag-ugnay sa optomekanikal sa nasuspinde na lithium niobate film upang mai-convert ang isang signal ng microwave na may dalas ng 4.5 GHz sa ilaw sa isang haba ng haba ng 1500 nm, na nagpapadali ng mahusay na microwave-to-optical signal conversion.

Bilang karagdagan, ang acousto-optic modulator na gawa sa LN film sa itaas ng isang subphire substrate ay iniiwasan ang pangangailangan para sa isang istraktura ng suspensyon dahil sa mataas na tunog ng bilis ng sapiro, na tumutulong din na mabawasan ang pagtulo ng enerhiya ng acoustic wave. Ang pinagsamang acousto-optic frequency shifter na binuo sa LNOI ay nagpapakita ng mas mataas na kahusayan ng paglipat ng dalas kumpara sa mga gawa-gawa sa aluminyo na nitride film. Ang mga pagsulong ay ginawa din sa mga laser at amplifier gamit ang bihirang Earth-doped LNOI. Gayunpaman, ang mga bihirang mga rehiyon na doped na lupa ng mga wafer ng LNOI ay nagpapakita ng makabuluhang pagsipsip ng ilaw sa optical band na komunikasyon, na pumipigil sa malaking pagsasama ng photonic. Ang paggalugad ng lokal na bihirang doping sa Earth sa LNOI ay maaaring magbigay ng solusyon sa isyung ito. Ang amorphous silikon ay maaaring ideposito sa LNOI upang lumikha ng mga photodetectors. Ang nagresultang metal-semiconductor at metal photodetectors ay nagpapakita ng isang responsibilidad ng 22-37 mA/W sa buong haba ng haba ng 635-850 nm. Kasabay nito, ang heterogenous na pagsasama ng III-V semiconductor lasers at detector sa LNOI ay nagtatanghal ng isa pang mabubuhay na solusyon para sa pagbuo ng mga laser at detector sa materyal na ito. Gayunpaman, ang proseso ng paghahanda ay kumplikado at magastos, nangangailangan ng mga pagpapabuti upang mabawasan ang mga gastos at dagdagan ang rate ng tagumpay.