ویفر lnoi

در مقابل ، فیلم های نازک لیتیوم نیوبات (ویفرهای LNOI) یک کنتراست ضریب شکست قابل توجهی را ارائه می دهند ، و این باعث می شود که موجب می شود که موجب می شود که شعاع خمشی تنها ده ها میکرون و مقطع زیر میکرون داشته باشند. این امر امکان ادغام فوتون با چگالی بالا و محاصره قوی نور را فراهم می آورد و باعث افزایش تعامل بین نور و ماده می شود.

ویفرهای LNOI را می توان با استفاده از تکنیک های مختلف از جمله رسوب لیزر پالس ، روش های ژل ژل ، لکه گیری مگنترون RF و رسوب بخار شیمیایی تهیه کرد. با این حال ، LNOI تولید شده از این تکنیک ها اغلب یک ساختار پلی کریستالی را نشان می دهد و منجر به افزایش انتقال نور می شود. علاوه بر این ، بین خصوصیات بدنی فیلم و موارد LN تک کریستالی شکاف قابل توجهی وجود دارد که بر عملکرد دستگاه های فوتونیک تأثیر منفی می گذارد.

روش بهینه برای تهیه ویفرهای LNOI شامل ترکیبی از فرآیندهایی مانند کاشت یونی ، پیوند مستقیم و بازپرداخت حرارتی است که از نظر جسمی فیلم LN را از مواد فله LN جدا کرده و آن را به یک بستر منتقل می کند. تکنیک های سنگ زنی و جلا دادن همچنین می تواند LNOI با کیفیت بالا را به همراه داشته باشد. این رویکرد آسیب به شبکه کریستال LN را در حین کاشت یون به حداقل می رساند و کیفیت کریستالی را حفظ می کند ، به شرط آنکه کنترل دقیق بر روی یکنواختی ضخامت فیلم اعمال شود. ویفرهای LNOI نه تنها خصوصیات نوری الکترو نوری ، آکوستیک نوری و غیرخطی را حفظ می کنند بلکه یک ساختار کریستالی واحد را نیز حفظ می کنند ، که برای دستیابی به از دست دادن انتقال نوری کم مفید است.

موجبرهای نوری دستگاههای اساسی در فوتونیک یکپارچه هستند و روشهای مختلفی برای تهیه آنها وجود دارد. موجبرهای موجبر LNOI با استفاده از تکنیک های سنتی مانند تبادل پروتون می توانند ایجاد شوند. از آنجا که LN از نظر شیمیایی بی اثر است ، برای جلوگیری از اچ کردن ، مواد به راحتی اچ شده را می توان روی LNOI قرار داد تا موج های نوار بارگذاری ایجاد شود. مواد مناسب برای بارگذاری نوارهای شامل TiO2 ، SiO2 ، Sinx ، Ta2O5 ، شیشه کالکوژنید و سیلیکون است. یک موجبر نوری LNOI که با استفاده از روش پولیش مکانیکی شیمیایی ایجاد شده است ، از دست دادن انتشار 0.027 dB/cm به دست آورده است. با این حال ، جانبی موجبر کم عمق آن ، تحقق موجبرها را با شعاع خمشی کوچک پیچیده می کند. موجبر Wafer LNOI ، تهیه شده با استفاده از یک روش اچینگ پلاسما ، از دست دادن انتقال فقط 0.027 dB/cm به دست آورد. این نشان دهنده یک نقطه عطف قابل توجه است ، نشان می دهد که ادغام فوتون در مقیاس بزرگ و پردازش سطح تک فوتون قابل تحقق است. علاوه بر موجبرهای نوری ، تعداد زیادی دستگاه فوتونی با کارایی بالا در LNOI ایجاد شده است ، از جمله تشدید کننده های میکرو حلقه/میکرو دیسک ، زوج های انتهایی و توری و کریستال های فوتونیک. انواع مختلفی از دستگاه های فوتونی کاربردی نیز با موفقیت ایجاد شده اند. استفاده از اثرات نوری الکترو نوری و غیرخطی استثنایی کریستال های لیتیوم نیوبات (LN) امکان مدولاسیون اپتوالکترونیک با پهنای باند بالا ، تبدیل کارآمد غیرخطی و تولید شانه فرکانس نوری قابل کنترل ، از جمله سایر عملکردهای فوتونیک را فراهم می کند. LN همچنین اثر آکوستیک و نوری را نشان می دهد. تعدیل کننده آکوستیک-نوری ماچ-زیندر که بر روی LNOI تهیه شده است ، از فعل و انفعالات نوریکانیکی در فیلم نیوبات لیتیوم معلق استفاده می کند تا یک سیگنال مایکروویو را با فرکانس 4.5 گیگاهرتز به نور در یک موج از 1500 نانومتر تبدیل کند ، و تسهیل تبدیل سیگنال مایکروویو به نوری.

علاوه بر این ، تعدیل کننده آکوستیک و نوری که در فیلم LN در بالای یک بستر یاقوت کبود ساخته شده است ، به دلیل سرعت بالای صدای یاقوت کبود ، از نیاز به ساختار تعلیق جلوگیری می کند ، که همچنین به کاهش نشت انرژی موج آکوستیک کمک می کند. تغییر دهنده فرکانس آکوستیک و نوری یکپارچه که بر روی LNOI توسعه یافته است ، راندمان تغییر فرکانس بالاتر را در مقایسه با آنهایی که در فیلم نیترید آلومینیوم ساخته شده اند نشان می دهد. همچنین در لیزرها و آمپلی فایرها با استفاده از LNOI نادر زمین دوپ انجام شده است. با این حال ، مناطق نادر زمین دوپ شده از ویفرهای LNOI جذب نور قابل توجهی در باند نوری ارتباطی نشان می دهند ، که مانع ادغام فوتونیک در مقیاس بزرگ می شود. کاوش در دوپینگ زمین نادر محلی در LNOI می تواند راه حلی برای این موضوع فراهم کند. سیلیکون آمورف را می توان برای ایجاد فوتودکتور در LNOI واریز کرد. عکسهای فلزی و فلزی حاصل از فلزات ، پاسخگویی به 22-37 میلی آمپر بر W در طول موج های 635-850 نانومتر را نشان می دهد. به طور همزمان ، ناهمگن لیزرهای نیمه هادی III-V و آشکارسازها در LNOI راه حل مناسب دیگری برای توسعه لیزرها و ردیاب ها در این ماده ارائه می دهد. با این حال ، فرایند آماده سازی پیچیده و پرهزینه است و نیاز به پیشرفت برای کاهش هزینه ها و افزایش نرخ موفقیت دارد.