ပါးလွှာသောဖလင် လီသီယမ် တန်တာလိတ် (LTOI)- မြန်နှုန်းမြင့် မော်ဂျူးများအတွက် နောက်ကြယ်ပွင့်ပစ္စည်း။

ပါးလွှာသောဖလင် လစ်သီယမ်တန်တလိတ် (LTOI) ပစ္စည်းသည် ပေါင်းစပ်အလင်းပြန်မှုနယ်ပယ်တွင် သိသာထင်ရှားသော စွမ်းအားသစ်တစ်ခုအဖြစ် ပေါ်ထွက်လာသည်။ ယခုနှစ်တွင်၊ LTOI modulators များအတွက် အဆင့်မြင့် လက်ရာအများအပြားကို Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology မှ ပါမောက္ခ Xin Ou မှ ပံ့ပိုးပေးသော အရည်အသွေးမြင့် LTOI wafers များနှင့် EPFL မှ ပရော်ဖက်ဆာ Kippenberg ၏ အဖွဲ့မှ ဖန်တီးထားသော အရည်အသွေးမြင့် waveguide etching လုပ်ငန်းစဉ်များ ဆွစ်ဇာလန်၊ ၎င်းတို့၏ ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်မှုများသည် အထင်ကြီးလောက်သော ရလဒ်များကို ပြသခဲ့သည်။ ထို့အပြင်၊ ပရော်ဖက်ဆာ Liu Liu ဦးဆောင်သော Zhejiang University မှ သုတေသနအဖွဲ့များနှင့် Professor Loncar ဦးဆောင်သော Harvard University တို့မှ မြန်နှုန်းမြင့်၊ တည်ငြိမ်မှုမြင့်မားသော LTOI modulators များကို အစီရင်ခံတင်ပြထားပါသည်။

thin-film lithium niobate (LNOI) ၏ ရင်းနှီးသော ဆွေမျိုးတစ်ဦးအနေဖြင့်၊ LTOI သည် စျေးနှုန်းသက်သာသော၊ နည်းပါးသော birefringence နှင့် photorefractive effect များကို လျှော့ချပေးသည့် အကျိုးကျေးဇူးများကို ပေးဆောင်ပြီး မြန်နှုန်းမြင့် မော်ဂျူလာနှင့် လစ်သီယမ် နီယိုဘိတ်၏ ဆုံးရှုံးမှုနည်းသော ဝိသေသလက္ခဏာများကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။ ပစ္စည်းနှစ်ခု၏ အဓိကသွင်ပြင်လက္ခဏာများကို အောက်တွင် နှိုင်းယှဉ်တင်ပြထားပါသည်။

微信图片_20241106164015

◆ Lithium Tantalate (LTOI) နှင့် Lithium Niobate (LNOI) အကြား တူညီမှုများ၊
အလင်းယပ်ညွှန်းကိန်း-2.12 နှင့် 2.21
ဆိုလိုသည်မှာ single-mode waveguide dimensions, bending radius, and common passive device sizes are very similar, and their fiber coupling performance ကိုလည်း နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည်။ ကောင်းမွန်သော waveguide etching ဖြင့်၊ ပစ္စည်းနှစ်ခုလုံးသည် ထည့်သွင်းမှုဆုံးရှုံးမှုကို ရရှိနိုင်ပါသည်။<0.1 dB/cm။ EPFL သည် waveguide ဆုံးရှုံးမှု 5.6 dB/m ကို အစီရင်ခံပါသည်။

Electro-optic Coefficient-30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
Modulation efficiency သည် မြင့်မားသော bandwidth ကိုရရှိရန် Pockels effect ကိုအခြေခံ၍ modulation ဖြင့် ပစ္စည်းနှစ်ခုလုံးအတွက် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည်။ လက်ရှိတွင်၊ LTOI modulators များသည် bandwidth 110 GHz ထက် ကျော်လွန်၍ လမ်းတစ်ကြောင်းလျှင် 400G စွမ်းဆောင်ရည်ကို ရရှိနိုင်သည်။

微信图片_20241106164942
微信图片_20241106165200

Bandgap-3.93 eV နှင့် 3.78 eV
ပစ္စည်းများနှစ်ခုစလုံးတွင် ကျယ်ပြန့်သော ဖောက်ထွင်းမြင်ရသည့် ပြတင်းပေါက်တစ်ခုပါရှိပြီး ဆက်သွယ်ရေးကြိုးများအတွင်း စုပ်ယူမှုမရှိဘဲ အနီအောက်ရောင်ခြည်လှိုင်းအလျားများအထိ မြင်နိုင်သော အပလီကေးရှင်းများကို ပံ့ပိုးပေးသည်။

ဒုတိယအမှာစာ Nonlinear Coefficient (d33)-21 နာရီ / V နှင့် 27 နာရီ / V
ဒုတိယ ဟာမိုနီ မျိုးဆက် (SHG)၊ ကွာခြားချက်-ကြိမ်နှုန်း မျိုးဆက် (DFG)၊ သို့မဟုတ် ပေါင်းလဒ် ကြိမ်နှုန်း မျိုးဆက် (SFG) ကဲ့သို့သော လိုင်းမဟုတ်သော အပလီကေးရှင်းများအတွက် အသုံးပြုပါက၊ ပစ္စည်းနှစ်ခု၏ ပြောင်းလဲခြင်း ထိရောက်မှုမှာ အတော်လေး ဆင်တူသင့်ပါသည်။

◆ LTOI နှင့် LNOI ၏ ကုန်ကျစရိတ် အားသာချက်
လျှော့စျေး Wafer ပြင်ဆင်မှုကုန်ကျစရိတ်
LNOI သည် အိုင်းယွန်းဓာတ်နည်းသော ထိရောက်မှုရှိသော အလွှာခွဲခြားမှုအတွက် He ion implantation လိုအပ်သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနှင့်၊ LTOI သည် LNOI ထက် 10 ဆပိုမိုမြင့်မားသော delamination ထိရောက်မှုရှိသော SOI နှင့်ဆင်တူသော ခွဲထွက်ရန်အတွက် H ion စိုက်ခြင်းကို အသုံးပြုသည်။ ၎င်းသည် 6 လက်မအရွယ် wafer များအတွက် သိသာထင်ရှားသောစျေးနှုန်းကွာခြားမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်- $300 နှင့် $2000၊ ကုန်ကျစရိတ် 85% လျော့ချပေးသည်။

微信图片_20241106165545

၎င်းကို acoustic filters များအတွက် လူသုံးအီလက်ထရွန်းနစ်ဈေးကွက်တွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုနေပြီဖြစ်သည်။( Samsung ၊ Apple ၊ Sony စသည်ဖြင့် ) နှစ်စဉ် အလုံးရေ 750,000 အသုံးပြုသည်။

微信图片_20241106165539

◆ LTOI နှင့် LNOI ၏ စွမ်းဆောင်ရည် အားသာချက်များ
ပစ္စည်း ချို့ယွင်းချက် နည်းပါးခြင်း၊ အားနည်းသော Photorefractive Effect၊ တည်ငြိမ်မှု ပိုရှိခြင်း။
အစပိုင်းတွင်၊ LNOI မော်ဂျူလာကိရိယာများသည် လှိုင်းလမ်းညွှန်မျက်နှာပြင်တွင် ချို့ယွင်းချက်များကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အားသွင်းစုဆောင်းမှုများကြောင့် အဓိကအားဖြင့် ဘက်လိုက်အချက်အလတ်များကို ပြသလေ့ရှိသည်။ မကုသပါက၊ ဤစက်ပစ္စည်းများသည် တည်ငြိမ်ရန် တစ်ရက်အထိ ကြာနိုင်သည်။ သို့သော်လည်း ဤပြဿနာကို ဖြေရှင်းရန်အတွက် နည်းလမ်းအမျိုးမျိုးဖြင့် သတ္တုအောက်ဆိုဒ် cladding၊ substrate polarization နှင့် annealing တို့ကို အသုံးပြု၍ ဤပြဿနာကို ယခုအခါ ကိုင်တွယ်ဖြေရှင်းနိုင်ပြီဖြစ်သည်။
ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနှင့်၊ LTOI တွင် ပစ္စည်းချို့ယွင်းချက်နည်းပါးပြီး ပျံ့လွင့်မှုဖြစ်စဉ်များကို သိသိသာသာ လျော့ကျစေသည်။ ထပ်လောင်းလုပ်ဆောင်ခြင်းမရှိဘဲ၊ ၎င်း၏လည်ပတ်မှုအမှတ်သည် အတော်လေးတည်ငြိမ်နေပါသည်။ အလားတူရလဒ်များကို EPFL၊ Harvard နှင့် Zhejiang University တို့မှ အစီရင်ခံထားပါသည်။ သို့ရာတွင်၊ နှိုင်းယှဥ်မှုသည် လုံးဝမတရားမျှတသော LNOI modulator များကို အသုံးပြုလေ့ရှိသည်၊ စီမံဆောင်ရွက်ခြင်းဖြင့်၊ ပစ္စည်းနှစ်ခုလုံး၏ စွမ်းဆောင်ရည်သည် တူညီနိုင်ဖွယ်ရှိသည်။ အဓိကကွာခြားချက်မှာ LTOI တွင် အပိုထပ်ဆောင်းလုပ်ဆောင်ခြင်းအဆင့်များ လိုအပ်ခြင်းပင်ဖြစ်သည်။

微信图片_20241106165708

အနိမ့်ပိုင်း Birefringence- 0.004 နှင့် 0.07
အထူးသဖြင့် waveguide bends များသည် mode coupling နှင့် mode hybridization ကို ဖြစ်စေသောကြောင့် လီသီယမ် နီယိုဘိတ် (LNOI) ၏ မြင့်မားသော birefringence သည် တစ်ခါတစ်ရံတွင် စိန်ခေါ်မှုရှိနိုင်ပါသည်။ ပါးလွှာသော LNOI တွင်၊ လှိုင်းလမ်းညွှန်မှ ကွေးညွှတ်ခြင်းသည် TE အလင်းကို TM အလင်းသို့ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲစေပြီး စစ်ထုတ်မှုများကဲ့သို့သော passive စက်ပစ္စည်းအချို့၏ ဖန်တီးမှုကို ရှုပ်ထွေးစေသည်။
LTOI ဖြင့်၊ အောက်ပိုင်း birefringence သည် ဤပြဿနာကို ဖယ်ရှားပေးကာ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် passive ကိရိယာများကို တီထွင်ရန် ပိုမိုလွယ်ကူစေနိုင်သည်။ EPFL သည် ကျယ်ပြန့်သော ရောင်စဉ်တန်းအကွာအဝေးတစ်လျှောက် ပြန့်နှံ့သွားသော ပျံ့နှံ့မှုထိန်းချုပ်မှုဖြင့် ultra-wide-spectrum electro-optic frequency ကိုရရှိရန် LTOI ၏ သေးငယ်သော birefringence နှင့် mode-crossing တို့ကို အသုံးချကာ ထင်ရှားသောရလဒ်များကို အစီရင်ခံပါသည်။ ၎င်းသည် 450 nm comb bandwidth ကို 2000 comb လိုင်းများကျော်ဖြင့် အထင်ကြီးလောက်သော လစ်သီယမ် niobate ဖြင့် ရရှိနိုင်သည့်အရာထက် အဆများစွာ ပိုကြီးသည်။ Kerr optical frequency combs နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက electro-optic combs များသည် စွမ်းအားမြင့် မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ထည့်သွင်းမှု လိုအပ်သော်လည်း ကန့်သတ်ကင်းစင်ပြီး ပိုမိုတည်ငြိမ်မှုရှိသော အားသာချက်ကို ပေးဆောင်ပါသည်။

微信图片_20241106165804
微信图片_20241106165823

ပိုမိုမြင့်မားသော Optical Damage Threshold
LTOI ၏ optical damage threshold သည် LNOI ထက် နှစ်ဆဖြစ်ပြီး၊ linear မဟုတ်သော application များ (နှင့် အနာဂတ် Coherent Perfect Absorption (CPO) applications) များတွင် အားသာချက်တစ်ခု ပေးဆောင်ပါသည်။ လက်ရှိ optical module ပါဝါအဆင့်များသည် lithium niobate ကို ထိခိုက်နိုင်ဖွယ်မရှိပါ။
Low Raman Effect
၎င်းသည် လိုင်းမဟုတ်သော အပလီကေးရှင်းများနှင့်လည်း သက်ဆိုင်ပါသည်။ Lithium niobate သည် ပြင်းထန်သော Raman အာနိသင်ရှိပြီး၊ Kerr optical frequency comb applications တွင် မလိုလားအပ်သော Raman အလင်းထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့် ပြိုင်ဆိုင်မှုကို ရရှိစေပြီး၊ x-cut lithium niobate optical frequency combs သည် soliton အခြေအနေသို့ရောက်ရှိခြင်းမှ ကာကွယ်ပေးသည်။ LTOI ဖြင့် Raman effect ကို crystal orientation design ဖြင့် ဖိနှိပ်နိုင်ပြီး x-cut LTOI သည် soliton optical frequency comb မျိုးဆက်ကို ရရှိစေရန် ခွင့်ပြုပေးပါသည်။ ၎င်းသည် LNOI ဖြင့် မရရှိနိုင်သော မြန်နှုန်းမြင့် မော်ဂျူလတာများနှင့် soliton optical frequency ၏ monolithic ပေါင်းစပ်မှုကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။
◆ အဘယ်ကြောင့် ပါးလွှာသောဖလင် Lithium Tantalate (LTOI) ကို အစောပိုင်းတွင် မဖော်ပြထားသနည်း။
လစ်သီယမ် တန်တာလိတ်တွင် လီသီယမ် နီအိုဘိတ်ထက် Curie အပူချိန် (610°C နှင့် 1157°C) နိမ့်သည်။ heterointegration နည်းပညာ (XOI) မဖွံ့ဖြိုးမီတွင်၊ 1000°C နှင့်အထက်တွင် လျှပ်စီးမှုလိုအပ်သောကြောင့် လစ်သီယမ် နီအိုဘိတ် မော်ဂျူးများကို titanium diffusion ဖြင့် ထုတ်လုပ်ခဲ့ပြီး LTOI သည် အဆင်မပြေဖြစ်စေသည်။ သို့သော်၊ ယနေ့ခေတ်တွင် လျှပ်ကာအလွှာများနှင့် မော်ဂျူလတာဖွဲ့စည်းခြင်းအတွက် waveguide etching ဖြင့် 610°C Curie အပူချိန်သည် လုံလောက်သည်ထက်ပိုပါသည်။
◆ Thin-Film Lithium Tantalate (LTOI) သည် Thin-Film Lithium Niobate (TFLN) ကို အစားထိုးမည်လား။
လက်ရှိ သုတေသနအပေါ် အခြေခံ၍ LTOI သည် passive စွမ်းဆောင်ရည်၊ တည်ငြိမ်မှုနှင့် ကြီးမားသော ထုတ်လုပ်မှုစရိတ်စကတွင် အားသာချက်များကို သိသိသာသာ အားနည်းချက်များမရှိဘဲ ပေးဆောင်ပါသည်။ သို့သော်လည်း၊ LTOI သည် မော်ဂျူလာလုပ်ဆောင်မှုတွင် လီသီယမ် နီဘိတ်ကို မကျော်လွန်ဘဲ၊ LNOI နှင့် တည်ငြိမ်မှုပြဿနာများသည် ဖြေရှင်းနည်းများကို သိရှိပြီးဖြစ်သည်။ ဆက်သွယ်ရေး DR မော်ဂျူးများအတွက် passive အစိတ်အပိုင်းများအတွက် အနည်းငယ်မျှသာ လိုအပ်သည် (လိုအပ်ပါက ဆီလီကွန်နိုက်ထရိတ်ကို သုံးနိုင်သည်)။ ထို့အပြင်၊ wafer-level etching လုပ်ငန်းစဉ်များ၊ heterointegration နည်းပညာများနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုစမ်းသပ်ခြင်း (lithium niobate etching ၏အခက်အခဲမှာ waveguide မဟုတ်သော်လည်း high-yield wafer-level etching ကိုရရှိရန်) အတွက် ရင်းနှီးမြှုပ်နှံမှုအသစ်များ လိုအပ်ပါသည်။ ထို့ကြောင့်၊ lithium niobate ၏တည်မြဲသောအနေအထားနှင့်ယှဉ်ပြိုင်ရန် LTOI သည် နောက်ထပ်အားသာချက်များကို ရှာဖွေဖော်ထုတ်ရန် လိုအပ်ပေမည်။ သို့သော် ပညာရပ်ဆိုင်ရာအရ၊ LTOI သည် octave-spanning electro-optic combs၊ PPLT၊ soliton နှင့် AWG လှိုင်းအလျားခွဲစက်များနှင့် array modulators ကဲ့သို့သော ပေါင်းစပ် on-chip စနစ်များအတွက် သိသာထင်ရှားသော သုတေသနအလားအလာကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။


ပို့စ်အချိန်- Nov-08-2024