Sava lalana
Noho ny fahombiazan'ny "electronic integrated circuits" (EIC), dia nivoatra hatrany ny sehatry ny "photonic integrated circuits" (PIC) hatramin'ny nanombohany tamin'ny 1969. Na izany aza, tsy tahaka ny EIC, dia mbola fanamby lehibe ny fampivoarana sehatra manerantany afaka manohana fampiharana photonic isan-karazany. Ity lahatsoratra ity dia mikaroka ny teknolojia Lithium Niobate on Insulator (LNOI) vao misondrotra, izay lasa vahaolana mampanantena ho an'ny PIC taranaka manaraka.
Ny Fipoiran'ny Teknolojia LNOI
Efa ela no fantatra fa fitaovana fototra ampiasaina amin'ny fampiharana fotonika ny Lithium niobate (LN). Na izany aza, noho ny fisian'ny LNOI manify sy ny teknika fanamboarana mandroso ihany vao niharihary ny fahafahany feno. Nahomby tamin'ny fampisehoana ireo waveguides ridge ambany dia ambany sy ireo microresonators Q avo lenta tamin'ny sehatra LNOI ireo mpikaroka [1], izay manamarika dingana lehibe eo amin'ny fotonika mitambatra.
Tombony lehibe amin'ny Teknolojia LNOI
- Very optika ambany dia ambany(ambany hatramin'ny 0.01 dB/sm)
- Rafitra nanophotonika avo lenta
- Fanohanana ireo dingana optika tsy lineary isan-karazany
- Fahafahana manitsy ny elektro-optik (EO) mitambatra
Dingana Optika tsy mitongilana amin'ny LNOI
Ny rafitra nanophotonika avo lenta namboarina tamin'ny sehatra LNOI dia ahafahana manatanteraka dingana optika tsy lineary miaraka amin'ny fahombiazana miavaka sy ny herin'ny paompy kely indrindra. Ireto misy dingana naseho:
- Taranaka Harmonika Faharoa (SHG)
- Famoronana Fahitalavitra Mitambatra (SFG)
- Famoronana Fahasamihafana Matetika (DFG)
- Fiovan'ny Parametrika (PDC)
- Fampifangaroana Onja Efatra (FWM)
Tetikasa fampifanarahana dingana isan-karazany no nampiharina mba hanatsarana ireo dingana ireo, ka nametraka ny LNOI ho sehatra optika tsy lineary izay tena azo ampiasaina amin'ny zavatra maro.
Fitaovana mitambatra azo ovaina amin'ny alalan'ny elektro-optika
Ny teknolojia LNOI koa dia nahafahana nampivelatra fitaovana fotonika azo ovaina isan-karazany, toy ny:
- Modulator optika haingam-pandeha
- PIC maro samihafa azo amboarina indray
- Tohotra matetika azo ovaina
- Loharano mikro-optomekanika
Ireo fitaovana ireo dia mampiasa ny toetra EO anatiny an'ny lithium niobate mba hahazoana fanaraha-maso mazava sy haingana ny famantarana ny hazavana.
Fampiharana azo ampiharina amin'ny LNOI Photonics
Mihamaro ny fampiharana azo ampiharina amin'ny PIC mifototra amin'ny LNOI ankehitriny, anisan'izany:
- Mpanova avy amin'ny microwave ho optika
- Sela optika
- Spektrometatra eo amin'ny puce
- Tohotra matetika optika
- Rafitra fifandraisan-davitra mandroso
Ireo fampiharana ireo dia mampiseho ny fahafahan'ny LNOI mifanaraka amin'ny fahombiazan'ny singa optika betsaka, sady manolotra vahaolana azo ovaina sy mahomby amin'ny angovo amin'ny alàlan'ny fanamboarana fotolitografika.
Ireo fanamby ankehitriny sy ny lalana ho avy
Na dia eo aza ny fandrosoana mampanantena, miatrika sakana ara-teknika maromaro ny teknolojia LNOI:
a) Fampihenana bebe kokoa ny fatiantoka optika
Mbola ambony lavitra noho ny fetran'ny fidiran'ny akora ny fatiantoka ateraky ny onjam-peo (0.01 dB/cm). Ilaina ny fandrosoana eo amin'ny teknika fanapahana ion sy ny fanamboarana nano mba hampihenana ny haratsian'ny ety ambonin'ny tany sy ny lesoka mifandraika amin'ny fidiran'ny akora.
b) Fanaraha-maso ny Jeometrika Waveguide nohatsaraina
Tena ilaina ny fampandehanana ny waveguides ambanin'ny 700 nm sy ny elanelan'ny fifandraisana ambanin'ny 2 μm nefa tsy manao sorona ny famerimberenana na mampitombo ny fatiantoka fampielezana mba hahazoana hakitroky ny fampidirana ambony kokoa.
c) Fanamafisana ny fahombiazan'ny fampifandraisana
Na dia manampy amin'ny fahazoana fahombiazana avo lenta amin'ny fampifandraisana aza ny fibre tapered sy ny mode converters, ny coatings anti-reflection kosa dia afaka mampihena bebe kokoa ny taratra eo amin'ny interface air-material.
d) Fampandrosoana ireo singa polarization ambany fatiantoka
Tena ilaina ireo fitaovana fotonika tsy saro-pady amin'ny polarization ao amin'ny LNOI, izay mitaky singa mifanaraka amin'ny fahombiazan'ny polarizera misy habaka malalaka.
e) Fampidirana ny Elektronika Fanaraha-maso
Ny fampidirana mahomby ireo fitaovana elektronika fanaraha-maso amin'ny ambaratonga lehibe nefa tsy manimba ny fahombiazan'ny optika no tanjona fototra amin'ny fikarohana.
f) Injeniera Mandroso amin'ny Fampifanarahana sy Fiparitahana Dingana
Tena ilaina amin'ny optika tsy lineary ny lamina azo itokisana amin'ny famaha sub-micron saingy mbola teknolojia tsy matotra amin'ny sehatra LNOI.
g) Fanonerana noho ny lesoka tamin'ny fanamboarana
Tena ilaina amin'ny fametrahana azy amin'ny fiainana andavanandro ny teknika hampihenana ny fiovan'ny dingana vokatry ny fiovan'ny tontolo iainana na ny fiovaovan'ny fanamboarana.
h) Fampiarahana "Multi-Chip Coupling" mahomby
Ilaina ny famahana ny fifandraisana mahomby eo amin'ny puce LNOI maromaro mba hihoarana ny fetran'ny fampidirana wafer tokana.
Fampidirana Monolitika ny singa mavitrika sy tsy mavitrika
Ny fanamby fototra ho an'ny LNOI PICs dia ny fampidirana tokana mahomby amin'ny vidiny mirary ny singa mavitrika sy tsy mavitrika toy ny:
- Lasers
- Mpitsikilo
- Mpanova halavan'ny onjam-peo tsy lineary
- Modulators
- Multiplexers/Demultiplexers
Ireto avy ireo paikady amin'izao fotoana izao:
a) Fampidirana iôna amin'ny LNOI:
Ny fampidirana voafantina tsara ireo iôna mavitrika any amin'ny faritra voatondro dia mety hitarika ho amin'ny famokarana loharanon-jiro ao anaty puce.
b) Fifamatorana sy Fampidirana Heterogenika:
Ny fampifandraisana ireo LNOI PIC passive efa namboarina mialoha amin'ny sosona LNOI nopetahana na laser III-V dia manome lalana hafa.
c) Fanamboarana Wafer LNOI Mifangaro Active/Passive:
Ny fomba fiasa vaovao dia ny fampiraisana ireo wafer LN efa nodoplaina sy tsy nodoplaina alohan'ny hanapahana ion, ka miteraka wafer LNOI misy faritra miasa sy tsy miasa.
Sary 1Mampiseho ny foto-kevitry ny PIC mavitrika/tsy mavitrika mitambatra, izay ahafahan'ny dingana litografia tokana mampifanaraka sy mampiditra ireo karazana singa roa ireo tsy misy olana.
Fampidirana ireo Photodetectors
Dingana iray hafa tena ilaina mankany amin'ny rafitra miasa tanteraka ny fampidirana ireo "photodetectors" ao anatin'ireo PIC mifototra amin'ny LNOI. Misy fomba fiasa roa lehibe eo am-panaovana fanadihadiana:
a) Fampidirana tsy mitovy:
Azo ampifandraisina vetivety amin'ny waveguides LNOI ny nanostructures semiconductor. Na izany aza, mbola ilaina ny fanatsarana ny fahombiazan'ny fitiliana sy ny fahafaha-mitombo.
b) Fiovam-po amin'ny halavan'ny onjam-peo tsy mitongilana:
Ny toetra tsy linearin'ny LN dia mamela ny fiovam-peo matetika ao anatin'ny waveguide, ahafahana mampiasa photodetectors silicon mahazatra na inona na inona halavan'ny onja miasa.
Famaranana
Ny fandrosoana haingana eo amin'ny teknolojia LNOI dia mampanakaiky kokoa ny indostria amin'ny sehatra PIC manerantany izay afaka manompo karazana fampiharana maro samihafa. Amin'ny alàlan'ny famahana ireo fanamby efa misy sy ny fanosehana ireo fanavaozana amin'ny fampidirana monolitika sy detector, ny PIC mifototra amin'ny LNOI dia manana ny fahafahana hanova tanteraka ireo sehatra toy ny fifandraisan-davitra, ny fampahalalana kuantum, ary ny fahatsapana.
Mampanantena ny LNOI fa hanatanteraka ny vina efa ela momba ny PIC azo ovaina, mifanaraka amin'ny fahombiazana sy ny fiantraikan'ny EIC. Ny ezaka mitohy amin'ny R&D—toy ny avy amin'ny Nanjing Photonics Process Platform sy XiaoyaoTech Design Platform—dia ho zava-dehibe amin'ny famolavolana ny hoavin'ny photonics mitambatra sy ny fanokafana ireo fahafaha-manao vaovao amin'ny sehatry ny teknolojia.
Fotoana fandefasana: 18 Jolay 2025