lnoi 웨이퍼

반대로, 리튬 니오 베이트 박막 (LNOI 웨이퍼)은 상당한 굴절률 대비를 제공하여 도파관이 수십 개의 미크론과 서브 미크론 단면의 굽힘 반경을 가질 수있게한다. 이를 통해 고밀도 광자 통합 및 강한 조명 구속이 가능하여 빛과 물질 사이의 상호 작용을 향상시킵니다.

LNOI 웨이퍼는 펄스 레이저 증착, 겔-겔 방법, RF 마그네트론 스퍼터링 및 화학 기상 증착을 포함한 다양한 기술을 사용하여 준비 할 수 있습니다. 그러나, 이들 기술로부터 생성 된 LNOI는 종종 다결정 구조를 나타내므로 광 전송 손실을 증가시킨다. 또한, 필름의 물리적 특성과 단결정 LN의 특성 사이에는 상당한 차이가 있으며, 이는 광 장치의 성능에 부정적인 영향을 미칩니다.

LNOI 웨이퍼를 제조하기위한 최적의 방법에는 이온 이식, 직접 결합 및 열 어닐링과 같은 공정의 조합이 포함되며,이 과정은 벌크 LN 물질에서 LN 필름을 물리적으로 벗겨 내고 기판으로 옮깁니다. 연삭 및 연마 기술은 또한 고품질 LNOI를 생성 할 수 있습니다. 이 접근법은 이온 주입 동안 LN 결정 격자의 손상을 최소화하고 필름 두께의 균일 성을 통해 엄격한 제어가 운동을한다면 결정 품질을 유지합니다. LNOI 웨이퍼는 전기 광학, 음향 광학 및 비선형 광학 특성과 같은 필수 특성을 유지할뿐만 아니라 단결정 구조를 유지하여 낮은 광학 전송 손실을 달성하는 데 유리합니다.

광 도파관은 통합 광자의 기본 장치이며, 준비를위한 다양한 방법이 존재합니다. LNOI 웨이퍼의 도파관은 양성자 교환과 같은 전통적인 기술을 사용하여 확립 될 수 있습니다. LN은 화학적으로 불활성이기 때문에, 에칭을 피하기 위해, 쉽게 에칭 된 재료를 LNOI에 증착하여 하중 스트립 도파관을 생성 할 수있다. 로딩 스트립에 적합한 물질에는 TIO2, SIO2, SINX, TA2O5, Chalcogenide 유리 및 실리콘이 포함됩니다. 화학적 기계적 연마 방법을 사용하여 생성 된 LNOI 광 전파 가이드는 0.027 dB/cm의 전파 손실을 달성 하였다; 그러나, 얕은 도파관 측벽은 작은 굽힘 반경으로 도파관의 실현을 복잡하게 만듭니다. 플라즈마 에칭 방법을 사용하여 제조 된 LNOI 웨이퍼 도파관은 단지 0.027 dB/cm의 전송 손실을 달성했습니다. 이것은 중요한 이정표를 나타내며, 이는 대규모 광자 통합 및 단일 광자 수준 처리가 실현 될 수 있음을 나타냅니다. 광학 도파관 외에도 마이크로 링/마이크로 디스크 공진기, 끝 및 격자 커플러 및 광 ​​결정을 포함한 LNOI에서 수많은 고성능 광자 장치가 개발되었습니다. 다양한 기능적 광자 장치도 성공적으로 만들어졌습니다. 리튬 니오 베이트 (LN) 결정의 탁월한 전기 광학 및 비선형 광학 효과를 활용하면 대역폭의 광전자 변조, 효율적인 비선형 변환 및 전기 광학적으로 제어 가능한 광학 주파수 빗 생성을 통해 다른 광 기능성. LN은 또한 음향 광학 효과를 나타냅니다. LNOI에서 제조 된 Acousto-optic Mach-Zehnder 변조기는 현탁 된 리튬 니오 베이트 필름에서 광학적 상호 작용을 이용하여 1500 nm의 파장에서 4.5GHz의 주파수로 마이크로파 신호를 변환하여 효율적인 마이크로 웨이브-수비 신호 전환을 촉진합니다.

또한, 사파이어 기판 위의 LN 필름에 제조 된 음향 광학 조절기는 사파이어의 높은 음속으로 인해 서스펜션 구조가 필요하지 않으며, 이는 또한 음향 파 에너지 누출을 줄이는 데 도움이됩니다. LNOI에서 개발 된 통합 된 음향 광학 주파수 시프터는 알루미늄 질화물 필름에 제작 된 것과 비교하여 더 높은 주파수 이동 효율을 보여줍니다. 희귀 한 지구에 도핑 된 LNOI를 사용하여 레이저 및 앰프에서도 발전이 이루어졌습니다. 그러나, LNOI 웨이퍼의 희귀 한 지구에 도핑 된 영역은 통신 광 밴드에서 상당한 광 흡수를 나타내며, 이는 대규모 광자 통합을 방해합니다. LNOI에서 지역 희토류 도핑을 탐험하면이 문제에 대한 해결책을 제공 할 수 있습니다. 비정질 실리콘은 LNOI에 증착되어 광 검출기를 생성 할 수있다. 생성 된 금속-세미도 동기 및 금속 광 검출기는 635-850 nm의 파장에 걸쳐 22-37 ma/w의 반응을 나타낸다. 동시에, III-V 반도체 레이저 및 LNOI의 탐지기를 이질적으로 통합하면이 재료에 대한 레이저 및 검출기를 개발하기위한 또 다른 실행 가능한 솔루션을 제시합니다. 그러나 준비 프로세스는 복잡하고 비용이 많이 들기 때문에 비용을 줄이고 성공률을 높이기 위해 개선이 필요합니다.