Oblea de lnoi

Por el contrario, las películas delgadas de litio niobato (obleas LNOI) ofrecen un contraste significativo del índice de refracción, lo que permite que las guías de onda tengan radios de flexión de solo decenas de micras y secciones transversales submicrinas. Esto permite la integración de fotones de alta densidad y un fuerte confinamiento de luz, mejorando la interacción entre la luz y la materia.

Las obleas LNOI se pueden preparar utilizando varias técnicas, incluida la deposición láser pulsada, los métodos de gel de gel, la pulverización de magnetrón de RF y la deposición de vapor químico. Sin embargo, el LNOI producido a partir de estas técnicas a menudo exhibe una estructura policristalina, lo que lleva a una mayor pérdida de transmisión de luz. Además, existe una brecha considerable entre las propiedades físicas de la película y las de LN de cristal único, lo que afecta negativamente el rendimiento de los dispositivos fotónicos.

El método óptimo para preparar obleas LNOI implica una combinación de procesos como la implantación de iones, la unión directa y el recocido térmico, que despegue físicamente la película LN del material LN a granel y lo transfieren a un sustrato. Las técnicas de molienda y pulido también pueden producir LNOI de alta calidad. Este enfoque minimiza el daño a la red de cristal LN durante la implantación de iones y mantiene la calidad del cristal, siempre que se ejerce un control estricto sobre la uniformidad del grosor de la película. Las obleas de LNOI no solo conservan propiedades esenciales como las características ópticas electroópticas, acústicas acústicas y no lineales, sino que también mantienen una sola estructura cristalina, lo cual es beneficioso para lograr una baja pérdida de transmisión óptica.

Las guías de onda ópticas son dispositivos fundamentales en fotónica integrada, y existen varios métodos para su preparación. Las guías de onda en las obleas LNOI se pueden establecer utilizando técnicas tradicionales como el intercambio de protones. Dado que LN es químicamente inerte, para evitar el grabado, se pueden depositar materiales fácilmente grabados en el LNOI para crear guías de onda de tira de carga. Los materiales adecuados para las tiras de carga incluyen TiO2, SIO2, SINX, TA2O5, vidrio de calcogenida y silicio. Una guía de onda óptica LNOI creada utilizando el método de pulido mecánico químico ha logrado una pérdida de propagación de 0.027 dB/cm; Sin embargo, su pared lateral de guía de onda poco profunda complica la realización de guías de onda con pequeños radios de flexión. La guía de onda de la oblea LNOI, preparada usando un método de grabado de plasma, logró una pérdida de transmisión de solo 0.027 dB/cm. Esto representa un hito significativo, lo que indica que se puede realizar la integración de fotones a gran escala y el procesamiento de nivel de fotón único. Además de las guías de onda ópticas, se han desarrollado numerosos dispositivos fotónicos de alto rendimiento en LNOI, incluidos los resonadores de micro-anillo/micro disonadores, acopladores finales y rejillas, y cristales fotónicos. También se ha creado con éxito una variedad de dispositivos fotónicos funcionales. Aprovechar los excepcionales efectos ópticos electroópticos y no lineales de los cristales de niobato de litio (LN) permite una modulación optoelectónica de alto ancho de banda, una conversión no lineal eficiente y una generación de combustible de frecuencia óptica electroóptica, entre otras funcionalidades fotónicas. LN también exhibe un efecto acústico-óptico. El modulador de Mach-Zehnder acoustoóptico preparado en LNOI utiliza interacciones optomecánicas en la película de niobato de litio suspendida para convertir una señal de microondas con una frecuencia de 4.5 GHz en luz a una longitud de onda de 1500 nm, facilitando una conversión eficiente de señal de microondas a la opción.

Además, el modulador acústico-óptico fabricado en la película LN sobre un sustrato de zafiro evita la necesidad de una estructura de suspensión debido a la alta velocidad de sonido del zafiro, lo que también ayuda a reducir la fuga de energía de las olas acústicas. La palanca de cambios de frecuencia acústica integrada desarrollada en LNOI demuestra una mayor eficiencia de cambio de frecuencia en comparación con las fabricadas en la película de nitruro de aluminio. También se han realizado avances en láseres y amplificadores utilizando LNOI dopado con tierras raras. Sin embargo, las regiones raras dopadas en la tierra de las obleas LNOI exhiben una absorción de luz significativa en la banda óptica de comunicación, lo que dificulta la integración fotónica a gran escala. Explorar el dopaje local de tierras raras en LNOI podría proporcionar una solución a este problema. El silicio amorfo se puede depositar en LNOI para crear fotodetectores. Los fotodetectores de metal y los fotodetectores de metal resultantes muestran una capacidad de respuesta de 22-37 mA/W a través de longitudes de onda de 635-850 nm. Simultáneamente, la integración heterogénea de los láseres y detectores de semiconductores III-V en LNOI presenta otra solución viable para el desarrollo de láseres y detectores en este material. Sin embargo, el proceso de preparación es complejo y costoso, lo que requiere mejoras para reducir los costos y aumentar la tasa de éxito.