Olùwádìí fọ́tò tinrin lithium niobate (LN)

Olùwádìí fọ́tò tinrin lithium niobate (LN)

Lithium niobate (LN) ní ìrísí kristali aláìlẹ́gbẹ́ àti àwọn ipa ara tó níye lórí, bíi àwọn ipa tí kì í ṣe ìlà, àwọn ipa electro-optic, àwọn ipa pyroelectric, àti àwọn ipa piezoelectric. Ní àkókò kan náà, ó ní àwọn àǹfààní ti wideband optic transparency window àti ìdúróṣinṣin ìgbà pípẹ́. Àwọn ànímọ́ wọ̀nyí mú kí LN jẹ́ pẹpẹ pàtàkì fún ìran tuntun ti àwọn photonics tí a ti ṣepọ. Nínú àwọn ẹ̀rọ opitika àti àwọn ètò optoelectronic, àwọn ànímọ́ LN lè pèsè àwọn iṣẹ́ àti iṣẹ́ tó níye lórí, tí ó ń gbé ìdàgbàsókè ìbánisọ̀rọ̀ opitika, ìṣiṣẹ́ opitika, àti àwọn pápá ìfọkànsí opitika lárugẹ. Síbẹ̀síbẹ̀, nítorí àwọn ohun ìní ìfàmọ́ra àti ìdábòbò tí kò lágbára ti lithium niobate, ìlò àpapọ̀ ti lithium niobate ṣì ń dojúkọ ìṣòro wíwá nǹkan tí ó ṣòro. Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, àwọn ìròyìn nínú pápá yìí ní pàtàkì pẹ̀lú àwọn photodetectors tí a ti ṣepọ pẹ̀lú waveguide àti heterojunction photodetectors.
A sábà máa ń fojú sí fọ́tònẹ́ẹ̀tì onípele-ìtọ́sọ́nà tí a fi sínú lítíọ́mù niobate (1525-1565nm). Ní ​​ti iṣẹ́, LN ní ipa pàtàkì gẹ́gẹ́ bí ìgbì ìtọ́sọ́nà, nígbà tí iṣẹ́ ìwádìí optoelectronic sinmi lórí àwọn semiconductors bíi silicon, àwọn semiconductors ẹgbẹ́ III-V tí ó ní ìlà-orí, àti àwọn ohun èlò onípele-méjì. Nínú irú ètò bẹ́ẹ̀, ìmọ́lẹ̀ ni a ń gbé nípasẹ̀ àwọn olùdarí waveguide optical lithium niobate pẹ̀lú àdánù díẹ̀, lẹ́yìn náà ni a máa ń gbà á nípasẹ̀ àwọn ohun èlò semiconductors mìíràn tí ó dá lórí àwọn ipa photoelectric (bíi photoconductivity tàbí àwọn ipa photovoltaic) láti mú kí ìfọkànsí àwọn ohun èlò pọ̀ sí i kí ó sì yí i padà sí àwọn àmì iná mànàmáná fún ìjáde. Àwọn àǹfààní náà ni bandwidth iṣẹ́ gíga (~GHz), foliteji iṣẹ́ kékeré, ìwọ̀n kékeré, àti ìbáramu pẹ̀lú ìṣọ̀kan ërún photonic. Síbẹ̀síbẹ̀, nítorí ìyàsọ́tọ̀ ààyè ti àwọn ohun èlò lithium niobate àti semiconductors, bó tilẹ̀ jẹ́ pé ọ̀kọ̀ọ̀kan wọn ń ṣe iṣẹ́ tirẹ̀, LN kàn ń kó ipa nínú ìdarí àwọn ìgbì àti àwọn ohun ìní àjèjì mìíràn tí ó tayọ kò tí ì lò dáadáa. Àwọn ohun èlò Semiconductor kàn ń kó ipa nínú ìyípadà photoelectric àti àìní ìsopọ̀pọ̀ pẹ̀lú ara wọn, èyí tí ó ń yọrí sí ìpele iṣẹ́ tí ó ní ìwọ̀n díẹ̀. Ní ti ìlò pàtó kan, ìsopọ̀ ìmọ́lẹ̀ láti orísun ìmọ́lẹ̀ sí ìwé ìtọ́sọ́nà optical lithium niobate yọrí sí àdánù ńlá àti àwọn ohun tí a nílò láti ṣe. Ní àfikún, agbára optical gidi ti ìmọ́lẹ̀ tí a tan sí orí ikanni ẹ̀rọ semiconductor ní agbègbè ìsopọ̀ náà ṣòro láti wọ̀n, èyí tí ó dín iṣẹ́ ìwádìí rẹ̀ kù.
Àtijọ́fotodetectorsÀwọn ohun èlò tí a ń lò fún àwòrán sábà máa ń dá lórí àwọn ohun èlò semiconductor. Nítorí náà, fún lithium niobate, ìwọ̀n ìfàmọ́ra ìmọ́lẹ̀ tí ó kéré àti àwọn ohun ìní ìdènà rẹ̀ mú kí ó jẹ́ ohun tí àwọn olùwádìí photodetector kò fẹ́ràn, àti pé ó tilẹ̀ jẹ́ ibi tí ó ṣòro nínú pápá náà. Síbẹ̀síbẹ̀, ìdàgbàsókè ìmọ̀-ẹ̀rọ heterojunction ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí ti mú ìrètí wá sí ìwádìí àwọn photodetectors tí ó da lórí lithium niobate. Àwọn ohun èlò mìíràn tí ó ní ìfàmọ́ra ìmọ́lẹ̀ líle tàbí conductivity tí ó dára jùlọ ni a lè fi kún lithium niobate láti san àbùkù rẹ̀. Ní àkókò kan náà, sponsorization fa àwọn ànímọ́ pyroelectric ti lithium niobate nítorí anisotropy ìṣètò rẹ̀ ni a lè ṣàkóso nípa yíyípadà sí ooru lábẹ́ ìtànṣán ìmọ́lẹ̀, nípa bẹ́ẹ̀ yíyípadà àwọn ànímọ́ pyroelectric fún ìwádìí optoelectronic. Ìpa ooru yìí ní àwọn àǹfààní ti wideband àti ìwakọ̀ ara ẹni, a sì lè fi kún un dáadáa kí a sì fi àwọn ohun èlò mìíràn ṣọ̀kan. Lílo àwọn ipa ooru àti photoelectric tí ó ní ìsopọ̀pọ̀ ti ṣí àkókò tuntun fún àwọn photodetectors tí ó da lórí lithium niobate, èyí tí ó ń jẹ́ kí àwọn ẹ̀rọ lè so àwọn àǹfààní àwọn ipa méjèèjì pọ̀. Àti láti san àbùkù fún àwọn àbùkù àti láti ṣe àṣeyọrí ìṣọ̀kan àwọn àǹfààní, Ó jẹ́ ibi ìwádìí ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí. Ni afikun, lilo iṣipopada ion, imọ-ẹrọ band, ati imọ-ẹrọ abawọn tun jẹ yiyan ti o dara lati yanju iṣoro ti wiwa lithium niobate. Sibẹsibẹ, nitori iṣoro iṣiṣẹ giga ti lithium niobate, aaye yii tun dojuko awọn ipenija nla bii isọdọkan kekere, awọn ẹrọ aworan array ati awọn eto, ati iṣẹ ṣiṣe ti ko to, eyiti o ni iye ati aaye nla ti iwadii.

Àwòrán 1, nípa lílo àwọn ipò agbára àbùkù nínú bandgap LN gẹ́gẹ́ bí àwọn ilé-iṣẹ́ olùfúnni elekitironi, àwọn ohun èlò ìgbara owó ọ̀fẹ́ ni a ń ṣẹ̀dá nínú band conduction lábẹ́ ìtara ìmọ́lẹ̀ tí a lè rí. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn photodetectors LN pyroelectric tẹ́lẹ̀, èyí tí a sábà máa ń ní ààlà sí iyára ìdáhùn tó tó 100Hz, èyíOlùwádìí fọ́tò LNní iyára ìdáhùn tó yára tó 10kHz. Ní àkókò kan náà, nínú iṣẹ́ yìí, a fihàn pé LN tí a fi magnésónù ion ṣe lè ṣe àṣeyọrí ìmọ́lẹ̀ òde pẹ̀lú ìdáhùn tó tó 10kHz. Iṣẹ́ yìí ń gbé ìwádìí lórí iṣẹ́ gíga àtiawọn oluwari fọto LN iyara giganínú ìkọ́lé àwọn ègé LN photonic tí a ti so pọ̀ mọ́ ara wọn tí ó ṣiṣẹ́ dáadáa.
Ni ṣoki, aaye iwadi tiàwọn olùwádìí fọ́tò tín-ín-rín lítíùmù niobateÓ ní ìtumọ̀ pàtàkì sáyẹ́ǹsì àti agbára ìlò tó pọ̀ tó. Lọ́jọ́ iwájú, pẹ̀lú ìdàgbàsókè ìmọ̀ ẹ̀rọ àti ìjìnlẹ̀ ìwádìí, àwọn olùwòran fọ́tò tín-tín fọ́tò lithium niobate (LN) yóò dàgbàsókè sí ìṣọ̀kan tó ga jù. Pípọ̀ àwọn ọ̀nà ìṣọ̀kan onírúurú láti ṣàṣeyọrí iṣẹ́ gíga, ìdáhùn kíákíá, àti àwọn olùwòran fọ́tò tín-tín fọ́tò lithium niobate tín-tín fọ́tò ní gbogbo apá yóò di òótọ́, èyí tí yóò gbé ìdàgbàsókè ìṣọ̀kan lórí-chip àti àwọn pápá ìmòye ọlọ́gbọ́n lárugẹ gidigidi, yóò sì pèsè àwọn àǹfààní púpọ̀ sí i fún ìran tuntun ti àwọn ohun èlò fọ́tò.