Lnoi gofret

Tersine, lityum niobat ince filmler (LNOI gofretler), dalga kılavuzlarının sadece onlarca mikron ve submikron kesitlerinin bükülme yarıçaplarına sahip olmasını sağlayan önemli bir kırılma indeks kontrastı sunar. Bu, yüksek yoğunluklu foton entegrasyonuna ve güçlü ışık hapsetmesine izin vererek ışık ve madde arasındaki etkileşimi artırır.

LNOI gofretleri, darbeli lazer birikimi, jel-jel yöntemleri, RF magnetron püskürtme ve kimyasal buhar birikimi dahil olmak üzere çeşitli teknikler kullanılarak hazırlanabilir. Bununla birlikte, bu tekniklerden üretilen LNOI genellikle polikristalin bir yapı sergiler ve bu da ışık iletim kaybının artmasına neden olur. Ek olarak, filmin fiziksel özellikleri ile fotonik cihazların performansını olumsuz etkileyen tek kristal LN'nin fiziksel özellikleri arasında önemli bir boşluk vardır.

LNOI gofretleri hazırlamak için optimal yöntem, LN filmini toplu LN malzemesinden fiziksel olarak soyup bir substrata aktaran iyon implantasyonu, doğrudan bağlama ve termal tavlama gibi işlemlerin bir kombinasyonunu içerir. Taşlama ve parlatma teknikleri de yüksek kaliteli LNOI verebilir. Bu yaklaşım, iyon implantasyonu sırasında LN kristal kafesindeki hasarı en aza indirir ve film kalınlığının tekdüzeliği üzerinde sıkı kontrolün uygulanması koşuluyla kristal kalitesini korur. LNOI gofretleri sadece elektro-optik, akusto-optik ve doğrusal olmayan optik özellikler gibi temel özellikleri korumakla kalmaz, aynı zamanda düşük optik iletim kaybı elde etmek için faydalı olan tek bir kristal yapıyı da korur.

Optik dalga kılavuzları entegre fotoniklerde temel cihazlardır ve hazırlıkları için çeşitli yöntemler mevcuttur. LNOI gofret üzerindeki dalga kılavuzları, proton değişimi gibi geleneksel teknikler kullanılarak kurulabilir. LN kimyasal olarak inert olduğundan, dağlamayı önlemek için, yükleme şerit dalga kılavuzları oluşturmak için kolayca kazınmış malzemeler LNOI'ye birikebilir. Yükleme şeritleri için uygun malzemeler arasında TIO2, SIO2, SINX, TA2O5, kalkojenit cam ve silikon bulunur. Kimyasal mekanik parlatma yöntemi kullanılarak oluşturulan bir LNOI optik dalga kılavuzu 0.027 dB/cm'lik bir yayılma kaybı elde etmiştir; Bununla birlikte, sığ dalga kılavuzu yan duvarı, dalga kılavuzlarının küçük bükülme yarıçapları ile gerçekleşmesini karmaşıklaştırır. Bir plazma aşındırma yöntemi kullanılarak hazırlanan LNOI gofret dalga kılavuzu, sadece 0.027 dB/cm'lik bir iletim kaybı elde etti. Bu, büyük ölçekli foton entegrasyonu ve tek foton düzeyinde işlemenin gerçekleştirilebileceğini gösteren önemli bir kilometre taşını temsil eder. Optik dalga kılavuzlarına ek olarak, LNOI üzerinde mikro halka/mikro disk rezonatörleri, uç ve ızgara kuplörleri ve fotonik kristaller dahil olmak üzere çok sayıda yüksek performanslı fotonik cihaz geliştirilmiştir. Çeşitli fonksiyonel fotonik cihazlar da başarıyla oluşturulmuştur. Lityum niobat (LN) kristallerinin olağanüstü elektro-optik ve doğrusal olmayan optik etkilerinden yararlanmak, diğer fotonik işlevlerin yanı sıra yüksek bant genişliği optoelektronik modülasyon, verimli doğrusal olmayan dönüşüm ve elektro-optik olarak kontrol edilebilir optik frekans tarak üretimi sağlar. LN ayrıca bir akusto-optik etki sergiler. LNOI üzerinde hazırlanan akusto-optik Mach-Zehnder modülatörü, 4,5 GHz frekanslı bir mikrodalga sinyalini 1500 nm'lik bir dalga boyunda ışığa dönüştürmek için, verimli mikrowavave-optikal sinyal dönüşümünü kolaylaştıran optomekanik etkileşimleri kullanır.

Ek olarak, bir safir substratın üzerindeki LN filminde üretilen akusto-optik modülatör, akustik dalga enerji sızıntısını azaltmaya yardımcı olan safirin yüksek ses hızı nedeniyle bir süspansiyon yapısına ihtiyaçtan kaçınır. LNOI üzerinde geliştirilen entegre akusto-optik frekans değiştirici, alüminyum nitrür filmi üzerinde üretilenlere kıyasla daha yüksek frekans kayması verimliliği gösterir. Nadir toprak katkılı LNOI kullanılarak lazerlerde ve amplifikatörlerde de ilerlemeler yapılmıştır. Bununla birlikte, LNOI gofretlerinin nadir toprak katkılı bölgeleri, büyük ölçekli fotonik entegrasyonu engelleyen iletişim optik bandında önemli ışık emilimi sergiler. LNOI üzerinde yerel nadir toprak katmasının keşfedilmesi bu konuya bir çözüm sağlayabilir. Amorf silikon, fotodetektörler oluşturmak için LNOI üzerine birikebilir. Ortaya çıkan metal-semik-iletken ve metal fotodetektörler, 635-850 nm dalga boyları boyunca 22-37 mA/W bir duyarlılığı göstermektedir. Eşzamanlı olarak, LNOI'de heterojen olarak III-V yarı iletken lazerleri ve dedektörleri entegre etmek, bu malzemede lazer ve dedektör geliştirmek için başka bir uygulanabilir çözüm sunar. Bununla birlikte, hazırlık süreci karmaşık ve maliyetlidir, bu da maliyetleri azaltmak ve başarı oranını artırmak için iyileştirmeler gerektirir.