LnOi rezina

Nasprotno pa litijevi niobate tanki filmi (lnOi rezine) ponujajo pomemben kontrast indeksa loma, kar omogoča valovodom, da imajo upogibanje polmerov le več deset mikronov in submikronskih presekov. To omogoča integracijo fotona z visoko gostoto in močno pridržanje svetlobe, kar povečuje interakcijo med svetlobo in snovjo.

LNOI rezine lahko pripravimo z različnimi tehnikami, vključno z impulznim laserskim odlaganjem, gel-gel metodami, RF magnetronskim brizganjem in kemičnim odlaganjem hlapov. Vendar pa LNOI, proizvedeni iz teh tehnik, pogosto kažejo polikristalno strukturo, kar vodi do večje izgube prenosa svetlobe. Poleg tega obstaja velik razkorak med fizikalnimi lastnostmi filma in lastnostmi enokristalnega LN, kar negativno vpliva na delovanje fotonskih naprav.

Optimalna metoda za pripravo rezin LNOI vključuje kombinacijo procesov, kot so ionska implantacija, neposredna vezava in toplotno žarjenje, ki fizično olupi film LN iz materiala LN in ga prenese na substrat. Tehnike brušenja in poliranja lahko prinesejo tudi kakovostno LNOI. Ta pristop zmanjšuje poškodbe kristalne rešetke LN med ionsko implantacijo in vzdržuje kakovost kristala, pod pogojem, da se strog nadzor izvaja glede enakomernosti debeline filma. LNOI rezine ne ohranjajo samo bistvenih lastnosti, kot so elektro-optične, akuzno-optične in nelinearne optične značilnosti, ampak tudi vzdržujejo eno samo kristalno strukturo, kar je koristno za doseganje nizke optične izgube prenosa.

Optični valovodi so temeljne naprave v integrirani fotoniki in za njihovo pripravo obstajajo različne metode. WaveGuides na rezilih LNOI je mogoče vzpostaviti z uporabo tradicionalnih tehnik, kot je protonska izmenjava. Ker je LN kemično inerten, da se izognemo jedkanju, lahko enostavno jedkanico nanesemo na LNOI, da ustvarite valovode za nalaganje. Materiali, primerni za nakladalne trakove, vključujejo TiO2, SiO2, SIO2, TA2O5, steklo iz halkogenida in silicij. Optični valovod LNOI, ustvarjen z metodo kemijskega mehanskega poliranja, je dosegel izgubo širjenja 0,027 dB/cm; Vendar njena plitva stranska stena valovoda zaplete realizacijo valovodov z majhnimi upogibnimi polmeri. Valovni vodnik LNOI, pripravljen po metodi jedkanja v plazmi, je dosegel izgubo prenosa le 0,027 dB/cm. To predstavlja pomemben mejnik, kar kaže na to, da je mogoče uresničiti obsežno integracijo fotona in enofotonsko obdelavo. Poleg optičnih valovodov so bile na LNOI razvite številne visokozmogljive fotonske naprave, vključno z resonatorji mikro obročkov/mikro disk, končnimi in rešetkastimi spojnji ter fotonskimi kristali. Uspešno so bile ustvarjene tudi različne funkcionalne fotonske naprave. Uporaba izjemnih elektro-optičnih in nelinearnih optičnih učinkov kristalov litijevega niobata (LN) omogoča optoelektronsko modulacijo z visoko pasovno širino, učinkovito nelinearno pretvorbo in elektro-optično nadzorovane optične frekvenčne generacije glavnika, med drugimi fotonskimi funkcionalnostmi. LN ima tudi optični učinek. Acousto-Optic Mach-Zehnderjev modulator, pripravljen na LNOI, uporablja optomehanske interakcije v suspendiranem litijevem niobatnem filmu za pretvorbo mikrovalovnega signala s frekvenco 4,5 GHz v svetlobo v valovni dolžini 1500 nm, kar omogoča učinkovito pretvorbo mikrovalovnih signalov.

Poleg tega se modulator z akousto-optičnim izdelanim na LN filmu nad safirnim substratom izogne ​​potrebi po strukturi vzmetenja zaradi visoke zvočne hitrosti safirja, ki prav tako pomaga zmanjšati uhajanje energije akustičnega vala. Integrirani akozno-optični frekvenčni menjalnik, razvit na LNOI, kaže na večjo učinkovitost frekvenčnega premika v primerjavi s tistimi, izdelanimi na aluminijevem nitridnem filmu. Napredek je bil dosežen tudi v laserjih in ojačevalcih z uporabo redkih zemeljskih lnoi. Vendar pa redka zemeljska območja, ki jih dopirajo zemeljske rezine, kažejo veliko absorpcijo svetlobe v komunikacijskem optičnem pasu, kar ovira obsežno fotonsko integracijo. Raziskovanje lokalnih redkih zemeljskih dopingov na LNOI bi lahko zagotovilo rešitev za to vprašanje. Amorfni silicij lahko odložimo na lnoi, da ustvarite fotodetektorje. Nastali kovinsko-polprevodniški in kovinski fotodetektorji kažejo odzivnost 22-37 mA/W na valovnih dolžinah 635-850 nm. Hkrati heterogeno integrirajo polprevodniške laserje in detektorji na LNOI, ki predstavljajo še eno izvedljivo rešitev za razvoj laserjev in detektorjev na tem materialu. Vendar je postopek priprave zapleten in drag, kar zahteva izboljšave za zmanjšanje stroškov in povečanje uspešnosti.