Optik modulyatorlar uchun 8 dyuymli LNOI (izolyatorda LiNbO3) gofret to'lqin o'tkazgichlari Integratsiyalashgan sxemalar
Batafsil diagramma
Kirish
Izolyatordagi lityum niobat (LNOI) gofretlari turli ilg'or optik va elektron ilovalarda qo'llaniladigan zamonaviy materialdir. Ushbu gofretlar yupqa qatlamli litiy niobat (LiNbO₃)ni izolyatsion substratga, odatda kremniyga yoki boshqa mos materialga, ion implantatsiyasi va gofretni yopishtirish kabi murakkab usullardan foydalangan holda ishlab chiqariladi. LNOI texnologiyasi Silicon on Insulator (SOI) gofret texnologiyasi bilan ko'p o'xshashliklarga ega, ammo piezoelektrik, piroelektrik va chiziqli bo'lmagan optik xususiyatlari bilan mashhur bo'lgan lityum niobatning noyob optik xususiyatlaridan foydalanadi.
LNOI gofretlari yuqori chastotali va yuqori tezlikdagi ilovalarda yuqori ishlashi tufayli integratsiyalashgan optika, telekommunikatsiya va kvant hisoblash kabi sohalarda katta e'tibor qozondi. Gofretlar "Smart-cut" texnikasidan foydalangan holda ishlab chiqariladi, bu lityum niobat yupqa plyonka qalinligini aniq nazorat qilish imkonini beradi va gofretlar turli xil ilovalar uchun talab qilinadigan texnik xususiyatlarga mos kelishini ta'minlaydi.
Prinsip
LNOI gofretlarini yaratish jarayoni ommaviy lityum niobat kristalidan boshlanadi. Kristal ion implantatsiyasidan o'tadi, bu erda yuqori energiyali geliy ionlari litiy niobat kristalining yuzasiga kiritiladi. Bu ionlar kristallga ma'lum bir chuqurlikgacha kirib, kristall strukturasini buzadi, keyinchalik kristallni yupqa qatlamlarga ajratish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan mo'rt tekislikni yaratadi. Geliy ionlarining o'ziga xos energiyasi implantatsiya chuqurligini nazorat qiladi, bu oxirgi lityum niobat qatlamining qalinligiga bevosita ta'sir qiladi.
Ion implantatsiyasidan so'ng, lityum niobat kristali gofret bog'lash deb ataladigan usul yordamida substratga bog'lanadi. Bog'lanish jarayoni odatda to'g'ridan-to'g'ri bog'lash usulidan foydalanadi, bu erda ikkita sirt (ionli lityum niobat kristali va substrat) kuchli bog'lanish hosil qilish uchun yuqori harorat va bosim ostida bir-biriga bosiladi. Ba'zi hollarda, qo'shimcha yordam uchun benzosiklobuten (BCB) kabi yopishtiruvchi material ishlatilishi mumkin.
Bog'langandan so'ng, gofret ion implantatsiyasidan kelib chiqqan har qanday zararni tuzatish va qatlamlar orasidagi bog'lanishni kuchaytirish uchun tavlanish jarayonidan o'tadi. Yupqa lityum niobat qatlamini tavlanish jarayoni, shuningdek, qurilma ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan nozik, yuqori sifatli lityum niobat qatlamini qoldirib, asl kristaldan ajralib chiqishiga yordam beradi.
Texnik xususiyatlari
LNOI gofretlari yuqori samarali ilovalar uchun mosligini ta'minlaydigan bir nechta muhim spetsifikatsiyalar bilan tavsiflanadi. Bularga quyidagilar kiradi:
Materiallar spetsifikatsiyalari.
| .Material. | .Texnik xususiyatlari. |
| Material | Bir hil: LiNbO3 |
| Materiallar sifati | Pufakchalar yoki qo'shimchalar <100 mikron |
| Orientatsiya | Y-kesim ± 0,2 ° |
| Zichlik | 4,65 g/sm³ |
| Kyuri harorati | 1142 ±1°C |
| Shaffoflik | 450-700 nm diapazonda >95% (qalinligi 10 mm) |
Ishlab chiqarish spetsifikatsiyalari.
| .Parametr. | .Spetsifikatsiya. |
| Diametri | 150 mm ± 0,2 mm |
| Qalinligi | 350 mkm ± 10 mkm |
| Yassilik | <1,3 mkm |
| Umumiy qalinligi o'zgarishi (TTV) | Egrilik <70 mkm @ 150 mm gofret |
| Mahalliy qalinlik o'zgarishi (LTV) | <70 mkm @ 150 mm gofret |
| Dag'allik | Rq ≤0,5 nm (AFM RMS qiymati) |
| Sirt sifati | 40-20 |
| Zarrachalar (olinmaydigan) | 100-200 mkm ≤3 zarrachalar |
| Chipslar | <300 mkm (to'liq gofret, istisno zonasi yo'q) |
| Yoriqlar | Hech qanday yoriq yo'q (to'liq gofret) |
| Kontaminatsiya | Ochilmaydigan dog'lar yo'q (to'liq gofret) |
| Parallellik | <30 yoy soniya |
| Orientatsiya mos yozuvlar tekisligi (X o'qi) | 47 ± 2 mm |
Ilovalar
LNOI gofretlari o'zining noyob xususiyatlari tufayli keng ko'lamli ilovalarda, xususan, fotonik, telekommunikatsiya va kvant texnologiyalari sohalarida qo'llaniladi. Ba'zi asosiy dasturlarga quyidagilar kiradi:
Integratsiyalashgan optika:LNOI gofretlari o'rnatilgan optik sxemalarda keng qo'llaniladi, bu erda ular modulyatorlar, to'lqin o'tkazgichlar va rezonatorlar kabi yuqori samarali fotonik qurilmalarni ta'minlaydi. Lityum niobatning yuqori chiziqli bo'lmagan optik xususiyatlari uni samarali yorug'lik manipulyatsiyasini talab qiladigan ilovalar uchun ajoyib tanlov qiladi.
Telekommunikatsiyalar:LNOI gofretlari yuqori tezlikdagi aloqa tizimlarida, jumladan, optik tolali tarmoqlarda muhim komponentlar bo'lgan optik modulyatorlarda qo'llaniladi. Yuqori chastotalarda yorug'likni modulyatsiya qilish qobiliyati LNOI gofretlarini zamonaviy telekommunikatsiya tizimlari uchun ideal qiladi.
Kvant hisoblash:Kvant texnologiyalarida LNOI gofretlari kvant kompyuterlari va kvant aloqa tizimlari uchun komponentlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. LNOI ning chiziqli bo'lmagan optik xususiyatlaridan kvant kalitlarini taqsimlash va kvant kriptografiyasi uchun juda muhim bo'lgan chigal foton juftlarini yaratish uchun foydalaniladi.
Sensorlar:LNOI gofretlari optik va akustik sensorlarni o'z ichiga olgan turli xil sezgir ilovalarda qo'llaniladi. Ularning yorug'lik va tovush bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyati ularni turli xil sezish texnologiyalari uchun ko'p qirrali qiladi.
TSS
Q:LNOI texnologiyasi nima?
Javob: LNOI texnologiyasi yupqa lityum niobat plyonkasini izolyatsion substratga, odatda kremniyga o'tkazishni o'z ichiga oladi. Ushbu texnologiya lityum niobatning yuqori chiziqli bo'lmagan optik xususiyatlari, piezoelektrik va piroelektrik kabi noyob xususiyatlaridan foydalanadi, bu uni integratsiyalashgan optika va telekommunikatsiyalar uchun ideal qiladi.
Q:LNOI va SOI gofretlari o'rtasidagi farq nima?
Javob: LNOI va SOI gofretlari bir-biriga o'xshash, chunki ular substratga bog'langan nozik bir material qatlamidan iborat. Biroq, LNOI gofretlari yupqa plyonkali material sifatida lityum niobatdan foydalanadi, SOI gofretlari esa kremniydan foydalanadi. Asosiy farq yupqa plyonkali materialning xususiyatlarida, LNOI yuqori optik va piezoelektrik xususiyatlarni taklif qiladi.
Q:LNOI gofretlaridan foydalanishning afzalliklari qanday?
Javob: LNOI gofretlarining asosiy afzalliklari yuqori chiziqli bo'lmagan optik koeffitsientlar va mexanik kuch kabi mukammal optik xususiyatlarini o'z ichiga oladi. Ushbu xususiyatlar LNOI gofretlarini yuqori tezlikda, yuqori chastotali va kvant dasturlarida foydalanish uchun ideal qiladi.
Q:LNOI gofretlarini kvant ilovalari uchun ishlatish mumkinmi?
Javob: Ha, LNOI gofretlari chigal foton juftlarini yaratish qobiliyati va integratsiyalangan fotonika bilan mosligi tufayli kvant texnologiyalarida keng qo'llaniladi. Bu xususiyatlar kvant hisoblash, aloqa va kriptografiyadagi ilovalar uchun juda muhimdir.
Q:LNOI plyonkalarining odatdagi qalinligi qanday?
Javob: LNOI plyonkalari odatda maxsus dasturga qarab qalinligi bir necha yuz nanometrdan bir necha mikrometrgacha o'zgarib turadi. Qalinligi ion implantatsiyasi jarayonida nazorat qilinadi.
