LNOI WAFER

Ir atvirkščiai, ličio niobato plonos plėvelės (LNOI vafliai) siūlo reikšmingą lūžio rodiklio kontrastą, leidžiantį bangolaidžiams turėti tik dešimčių mikronų ir submikroninių skerspjūvių lenkimo spindulius. Tai leidžia integruoti didelio tankio fotonų integraciją ir stiprią šviesos izoliaciją, padidinančią šviesos ir materijos sąveiką.

LNOI vaflius galima paruošti naudojant įvairius metodus, įskaitant impulsinį lazerio nusėdimą, gelio gelio metodus, RF magnetrono dulkėjimą ir cheminio garų nusėdimą. Tačiau iš šių metodų pagamintos LNOI dažnai pasižymi polikristaline struktūra, todėl padidėja šviesos perdavimo nuostoliai. Be to, yra didelis atotrūkis tarp filmo ir vieno kristalo LN fizinių savybių, o tai neigiamai veikia fotoninių prietaisų veikimą.

Optimalus LNOI plokštelių paruošimo būdas apima procesų, tokių kaip jonų implantacijos, tiesioginio surišimo ir šiluminio atkaitinimo, derinys, kurie fiziškai nulupo LN plėvelę iš birių LN medžiagos ir perkelkite ją į substratą. Šlifavimo ir poliravimo būdai taip pat gali suteikti aukštos kokybės LNOI. Šis metodas sumažina LN kristalų grotelės pažeidimą jonų implantacijos metu ir palaiko kristalų kokybę, jei griežta kontrolė vykdoma dėl plėvelės storio vienodumo. LNOI plokštelės ne tik išlaiko esmines savybes, tokias kaip elektro-optinės, akusto-optinės ir netiesinės optinės savybės, bet ir palaiko vieną kristalų struktūrą, kuri yra naudinga siekiant mažo optinio perdavimo nuostolių.

Optiniai bangolaidžiai yra pagrindiniai integruotos fotonikos prietaisai, ir yra įvairių jų paruošimo metodų. LNOI vaflių bangolaidžiai gali būti nustatyti naudojant tradicinius metodus, tokius kaip protonų mainai. Kadangi LN yra chemiškai inertiška, kad būtų išvengta ėsdinimo, lengvai išgraviruotų medžiagų galima nusodinti ant LNOI, kad būtų sukurta pakrovimo juostelių bangolaidžiai. Medžiagos, tinkančios juostelėms pakrauti, yra TiO2, SiO2, Sinx, Ta2O5, chalcogenido stiklas ir silicis. LNOI optinis bangolaidis, sukurtas naudojant cheminio mechaninio poliravimo metodą, pasiekė 0,027 dB/cm sklidimo nuostolį; Tačiau jo sekli bangolaidžio šoninė sienelė apsunkina bangolaidžių realizavimą su mažais lenkimo spinduliais. LNOI vaflių bangolaidis, paruoštas naudojant plazmos ėsdinimo metodą, pasiekė tik 0,027 dB/cm transmisijos nuostolį. Tai yra reikšmingas etapas, rodantis, kad galima realizuoti didelio masto fotonų integraciją ir vieno fotono lygio apdorojimą. Be optinių bangolaidžių, LNOI buvo sukurta daugybė aukštos kokybės fotoninių prietaisų, įskaitant mikro žiedo/mikro-disko rezonatorius, galinės ir grotelių jungtis bei fotoninius kristalus. Taip pat sėkmingai buvo sukurti įvairūs funkciniai fotoniniai prietaisai. Pasitelkę išskirtinius ličio niobato (LN) kristalų elektro-optinius ir netiesinius optinius efektus, galima atlikti aukšto lygio optoelektroninę moduliaciją, efektyvų netiesinį konvertavimą ir elektro ooptiškai kontroliuojamą optinio dažnio šukų generavimą, be kitų fotoninių funkcijų. LN taip pat pasižymi akusto-optiniu efektu. LNOI paruoštame akusto-optiniame Mach-Zehnder moduliatoriuje naudojama optomechaninė sąveika suspenduotoje ličio niobato plėvelėje, kad konvertuotų mikrobangų signalą, kurio dažnis 4,5 GHz dažniu, į šviesą, esant 1500 nm bangos ilgiui, o tai palengvina efektyvų mikrobangų ir optinio signalo konvertavimą.

Be to, akusto-optinis moduliatorius, pagamintas ant LN plėvelės virš safyro substrato, išvengia pakabos struktūros poreikio dėl didelio safyro garso greičio, kuris taip pat padeda sumažinti akustinės bangų energijos nutekėjimą. Integruotas akusto-optinio dažnio perjungiklis, sukurtas LNOI, rodo didesnį dažnio poslinkio efektyvumą, palyginti su tie, kurie pagaminti ant aliuminio nitrido plėvelės. Taip pat buvo padaryta pažanga lazeriuose ir stiprintuvuose, naudojant retą žemės sklypą LNOI. Tačiau retose LNOI vaflių žemėje esančiose srityse yra reikšminga komunikacijos optinės juostos šviesos absorbcija, kuri trukdo didelės apimties fotoninei integracijai. Tyrinėję vietinę retą Žemės dopingumą LNOI, būtų galima išspręsti šią problemą. Amorfinis silicis gali būti dedamas ant LNOI, kad būtų sukurtos fotodetektoriai. Gauti metalo semiklaidžių ir metalo fotodetektoriai rodo 22-37 MA/W reagavimą per 635–850 nm bangos ilgius. Tuo pat metu heterogeniškai integruojant III-V puslaidininkių lazerius ir detektorius LNOI yra dar vienas perspektyvus sprendimas, skirtas lazeriams ir detektoriams sukurti ant šios medžiagos. Tačiau paruošimo procesas yra sudėtingas ir brangus, todėl reikia patobulinti, siekiant sumažinti išlaidas ir padidinti sėkmės procentą.