Ábhar niobate litiam scannán tanaí agus modhnóir litiam niobte scannán tanaí scannán tanaí

Buntáistí agus tábhacht na scannán tanaí litiam niobte i dteicneolaíocht fótóin micreathonn comhtháite

Teicneolaíocht fótóin micreathonnachTá na buntáistí a bhaineann le bandaleithead mór oibre, cumas próiseála comhthreomhar láidir agus caillteanas tarchuir íseal, a bhfuil an poitéinseal aige an scrogall teicniúil de chóras micreathonn traidisiúnta a bhriseadh agus feidhmíocht trealaimh faisnéise leictreonach míleata a fheabhsú, mar shampla radar, cogaíocht leictreonach, cumarsáid agus tomhas agus rialú. Mar sin féin, tá roinnt fadhbanna ag an gcóras fótóin micreathonnach atá bunaithe ar fheistí scoite, mar shampla méid mór, meáchan trom agus droch -chobhsaíocht, a chuireann srian mór ar chur i bhfeidhm na teicneolaíochta fótóin micreathonnach in ardáin spáis agus aerbheirthe. Dá bhrí sin, tá teicneolaíocht fhótóin micreathonnach chomhtháite ag éirí mar thacaíocht thábhachtach chun cur i bhfeidhm an fhótóin micreathonnach a bhriseadh i gcóras faisnéise leictreonach míleata agus chun súgradh iomlán a thabhairt do na buntáistí a bhaineann le teicneolaíocht fótóin micreathonn.

Faoi láthair, tá teicneolaíocht chomhtháthaithe fótóin-bhunaithe Si agus teicneolaíocht chomhtháthaithe fótóin-bhunaithe IR-bhunaithe tar éis éirí níos aibí tar éis blianta forbartha i réimse na cumarsáide optúla, agus tá a lán táirgí curtha isteach sa mhargadh. Mar sin féin, chun fótón micreathonnach a chur i bhfeidhm, tá roinnt fadhbanna sa dá chineál seo de theicneolaíochtaí comhtháthaithe fótóin: mar shampla, tá an chomhéifeacht leictrea-optúil neamh-optúil de mhodhnú Si agus modulator inp contrártha leis an ard-líneacht agus na tréithe dinimiciúla móra a shaothraíonn teicneolaíocht fóta micreathonn; Mar shampla, tá na fadhbanna maidir le luas lasctha mall, tomhaltas cumhachta agus tomhaltas teasa ag an lasc optúil sileacain a thuigeann lascadh cosáin optúla, cibé acu bunaithe ar éifeacht theirmeach-optúil, éifeacht piezoelectric, nó éifeacht scaipthe insteallta iompróra, nach féidir leis an scanadh tapa bíoma agus feidhmchlár fótagrafaíochta mór-scála sraitheanna a chomhlíonadh.

Ba é litium niobate an chéad rogha i gcónaí le haghaidh luas ardmodhnú leictrea-optúilÁbhair mar gheall ar a éifeacht leictrea-optúil líneach den scoth. Mar sin féin, an niobáit litiam thraidisiúntaModulator leictrea-optúilTá sé déanta as ábhar criostail niobate litiam ollmhór, agus tá méid na feiste an -mhór, nach féidir a chomhlíonadh le riachtanais na teicneolaíochta fótóin micreathonn comhtháite. Is é an sprioc atá ag taighdeoirí ábhartha ná conas ábhair litiam niobate a chomhtháthú le comhéifeacht líneach leictrea-optúil sa chóras teicneolaíochta fótóin micreathonnach comhtháite. In 2018, thuairiscigh foireann taighde ó Ollscoil Harvard sna Stáit Aontaithe ar dtús an teicneolaíocht chomhtháthaithe fótóinigh bunaithe ar litiam niobate scannán tanaí, toisc go bhfuil na buntáistí ag baint leis an teicneolaíocht maidir le comhtháthú ard, bandaleithead modhnaithe leictrea-optúil mór, agus líneacht ard de éifeacht leictrea-optúil, a seoladh láithreach, ba chúis le haird acadúil agus thionsclaíoch an fhótagrafaíocht agus an micrea-fhótacht. Ó pheirspictíocht an fheidhmiú fótóin micreathonnach, déanann an páipéar seo athbhreithniú ar thionchar agus ar thábhacht na teicneolaíochta comhtháthaithe fótóin bunaithe ar litiam niobate scannán tanaí ar fhorbairt na teicneolaíochta fótóin micreathonnach.

Ábhar tanaí litiam niobate ábhar agus scannán tanaíModulator litiam niobate
Le dhá bhliain anuas, tá cineál nua d'ábhar niobate litiam tagtha chun cinn, is é sin, tá an scannán niobate litiam exfoliated ón gcriostal niobate litiam ollmhór tríd an modh “ian slisnithe” agus nasctha leis an sliseog Si le ciseal maolánach shilice, is é atá i gceist le ciseal litiam litium (linbo3-on-on-insulator) a bhfuil an t-ábhar seo ar a dtugtar litium litium niob (linbo3-insulator) seo i bpáipéar seo. Is féidir tonnchruthanna iomaíochta le hairde de níos mó ná 100 nanaiméadar a eitseáil ar ábhair niobate litiam scannán tanaí trí phróiseas eitseáil tirim optamaithe, agus is féidir leis an difríocht éifeachtach innéacs athraonta de na tonnchruthanna a fhoirmítear níos mó ná 0.8 a bhaint amach (i bhfad níos airde ná an t -innéacs athraonta a mheaitseálann an t -innéacs litiam traidisiúnta a mheaitseálann an t -iann go héadrom. Réimse leis an réimse micreathonn agus an modhnú á dhearadh. Dá bhrí sin, tá sé tairbheach voltas leath-thonn níos ísle agus bandaleithead modhnaithe níos mó a bhaint amach ar fhad níos giorra.

Briseann an chuma atá ar fho-fhulaingt litiam íseal-chaillteanais an tonnchruach an voltas tiomána ard-tiomána de mhodhnóir leictrea-optúil litiam thraidisiúnta. Is féidir an spásáil leictreoid a laghdú go ~ 5 μm, agus méadaítear go mór an forluí idir an réimse leictreach agus an réimse mód optúil, agus laghdaíonn an vπ · l ó níos mó ná 20 V · cm go níos lú ná 2.8 V · cm. Dá bhrí sin, faoin voltas leath-thonn céanna, is féidir fad na feiste a laghdú go mór i gcomparáid leis an modhnú traidisiúnta. Ag an am céanna, tar éis paraiméadair an leithead, an tiús agus an t-eatramh den leictreoid tonn taistil a bharrfheabhsú, mar a thaispeántar san fhigiúr, is féidir leis an modhnú an cumas bandaleithead modhnaithe ard-ard a bheith níos mó ná 100 GHz.

Fig.1 （A） Dáileadh Mód Ríofa agus （B） Íomhá den trasghearradh de LN Waveguide

Fig.2 （A） Struchtúr Waveguide agus Leictreoid agus （B） Coreplate de Modulator LN

An chomparáid idir modhnaitheoirí tanaí litiam niobate litiam le modhnaitheoirí tráchtála traidisiúnta litiam niobate, modhnaitheoirí sileacain-bhunaithe agus modhnaitheoirí Indium (INP) agus modhnaitheoirí leictrea-optúla ardluais eile atá ann cheana féin, tá: na príomhpharaiméadair sa chomparáid:
.
(2) bandaleithead modhnaithe 3 dB (GHz), a thomhaiseann freagra an mhodhnóra go modhnú ardmhinicíochta;
(3) Caillteanas Optúil (DB) sa réigiún modhnaithe. Is féidir é a fheiceáil ón tábla go bhfuil buntáistí soiléire ag modulator litium niobate scannán tanaí i mbandaleithead modhnaithe, i voltas leath-thonn, i gcaillteanas idirshuímh optúil agus mar sin de.

Forbraíodh Silicon, mar bhunchloch na n-optoelectronics comhtháite, go dtí seo, tá an próiseas aibí, tá a mhionaoiseach ina chabhair do chomhtháthú mórscála feistí gníomhacha/éighníomhacha, agus rinneadh staidéar forleathan agus domhain ar a mhodhnóir i réimse na cumarsáide optúla. Is é an mheicníocht modhnaithe leictrea-optúil de sileacain sileacain den chuid is mó ná dí-iompar iompróra, instealladh iompróra agus carnadh iompróra. Ina measc, tá bandaleithead an mhodhnóra is fearr leis an meicníocht ídithe iompróra céim líneach, ach mar gheall go dtabharfaidh an dáileadh allamuigh optúil forluí le neamh-aonfhoirmeacht an réigiúin ídithe, tabharfaidh an éifeacht seo isteach saobhadh neamh-ordaithe neamh-ordaithe agus idirghabháil tríú hordú, rud a thabharfaidh an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-ionsú agus an t-imptionpulption a chur i bhfeidhm a phléadáil an t-éifeacht le héifeacht na héifeachtaí a bhaineann le héifeacht an tslí a bhfuil sé Saobhadh.

Tá éifeachtaí leictrea-optúla den scoth ag an modulator INP, agus is féidir leis an struchtúr tobair chandamach ilchisealach ráta ard-ard agus modhnaitheoirí voltais tiomána íseal a bhaint amach le Vπ · L suas le 0.156V · mm. Mar sin féin, tá téarmaí líneacha agus neamhlíneach san áireamh san athrú ar an innéacs athraonta le réimse leictreach, agus cuirfidh an méadú ar dhéine na réimse leictreach an éifeacht dara-ord feiceálach. Dá bhrí sin, ní mór do mhodhnóirí leictrea-optúla Silicon agus INP claontacht a chur i bhfeidhm chun acomhal PN a fhoirmiú nuair a oibríonn siad, agus tabharfaidh PN Junction caillteanas ionsúcháin chun solais. Mar sin féin, tá méid modulator an dá cheann beag beag, is é an méid modhnaithe tráchtála inp ná 1/4 den mhodhnóir LN. Éifeachtúlacht ardmhodhnaithe, atá oiriúnach do líonraí tarchurtha optúla digiteacha ard -dlúis agus achar gearr amhail ionaid sonraí. Níl aon mheicníocht ionsúcháin solais agus caillteanas íseal ag éifeacht leictrea-optúil niobate litiam, atá oiriúnach do chomhleanúnach fad-achaircumarsáid optúille hacmhainn mhór agus ráta ard. Sa fheidhmchlár fótóin micreathonnach, tá na comhéifeachtaí leictrea-optúla de Si agus INP neamhlíneach, nach bhfuil oiriúnach don chóras fótóin micreathonnach a shaothraíonn líneach ard agus dinimic mhór. Tá an t-ábhar litiam niobite an-oiriúnach le haghaidh feidhmchlár fótóin micreathonnach mar gheall ar a chomhéifeacht modhnaithe leictrea-optúil líneach go hiomlán.