lnoiウェーハ

逆に、niobateリチウム薄膜（lnoiウェーハ）は重要な屈折率のコントラストを提供し、導波路が数十のミクロンとサブマイクロン断面の曲げ半径を持つことができます。これにより、高密度の光子統合と強い光の閉じ込めが可能になり、光と物質の相互作用が強化されます。

LNOIウェーファーは、パルスレーザー堆積、ゲルゲル法、RFマグネトロンスパッタリング、化学蒸気堆積など、さまざまな技術を使用して準備できます。ただし、これらの技術から生成されたLNOIは、多くの場合、多結晶構造を示し、光透過損失の増加につながります。さらに、フィルムの物理的特性と単結晶LNの物理的特性との間にはかなりのギャップがあり、フォトニックデバイスの性能に悪影響を及ぼします。

LNOIウェーファーを準備するための最適な方法には、イオン移植、直接結合、熱アニーリングなどのプロセスの組み合わせが含まれます。これは、LNフィルムをバルクLN材料から物理的に剥がし、基板に移します。研削および研磨技術は、高品質のLNOIも生成する可能性があります。このアプローチは、イオン移植中のLNクリスタル格子の損傷を最小限に抑え、膜の厚さの均一性を厳密に制御することを条件として、結晶の品質を維持します。 Lnoiは、電気光学的、音響光学的、非線形光学特性などの必須特性を保持するだけでなく、低光透過損失を達成するのに有益な単結晶構造も維持します。

光学導波路は、統合フォトニクスの基本的なデバイスであり、その準備のためのさまざまな方法が存在します。 lnoiウェーハの導波路は、プロトン交換などの従来の技術を使用して確立できます。 LNは化学的に不活性であるため、エッチングを避けるために、簡単にエッチングされた材料をLNOIに堆積させて、ストリップ導波路を積み込むことができます。ストリップの荷重に適した材料には、TIO2、SIO2、SINX、TA2O5、カルコゲン化物ガラス、シリコンが含まれます。化学機械的研磨法を使用して作成されたLNOI光学導波路は、0.027 dB/cmの伝播損失を達成しました。しかし、その浅い導波路の側壁は、小さな曲げ半径で導波路の実現を複雑にします。プラズマエッチング法を使用して調製されたLNOIウェーハ導波路は、わずか0.027 dB/cmの透過損失を達成しました。これは重要なマイルストーンを表し、大規模な光子統合と単一光子レベルの処理が実現できることを示しています。光学導波路に加えて、マイクロリング/マイクロディスク共振器、端とグレーティングのカプラー、フォトニック結晶など、多数の高性能フォトニックデバイスがLNOIで開発されています。さまざまな機能的なフォトニックデバイスも正常に作成されています。ニオベートリチウム（LN）結晶の例外的な電気光学的および非線形光学効果を活用すると、高帯域幅光電子変調、効率的な非線形変換、および電気的に制御可能な光周波数櫛生成など、他の写真機能が可能になります。 LNはまた、音響オプティック効果を示します。 LNOIで調製された音響光学マッハゼンダーモジュレーターは、懸濁したニオベートリチウムリチウムリチウムフィルムの光学機械的相互作用を利用して、マイクロ波信号を4.5 GHzの周波数で1500 nmの光に変換し、効率的なマイクロ波から光学的な信号変換を促進します。

さらに、サファイア基板の上のLNフィルムに製造された音響光学モジュレーターは、サファイアの音速が高いため、懸濁液構造の必要性を回避します。これは、音波エネルギーの漏れを減らすのにも役立ちます。 LNOIで開発された統合された音響光学周波数シフターは、窒化アルミニウムフィルムで製造されたものと比較して、より高い周波数シフト効率を示しています。希土類ドープLNOIを使用して、レーザーとアンプでも進歩がなされています。ただし、LNOIウェーファーの希土類ドープ領域は、通信光学バンドで大幅な光吸収を示し、大規模なフォトニック統合を妨げます。 LNOIにドーピングする地元の希土類を探索すると、この問題の解決策が得られる可能性があります。アモルファスシリコンをLNOIに堆積させて、フォトセクターを作成できます。結果として得られる金属結節管および金属光検出器は、635-850 nmの波長にわたって22-37 MA/Wの応答性を示しています。同時に、LNOI上のIII-V半導体レーザーと検出器を不均一に統合すると、この材料でレーザーと検出器を開発するための別の実行可能なソリューションが提示されます。ただし、準備プロセスは複雑で費用がかかるため、コストを削減して成功率を上げるために改善が必要です。