Tuotteen yleiskatsaus
TFLN (Thin-Film Lithium Niobate) ja TFLT (Thin-Film Lithium Tantalate) piifotonisissa järjestelmissä (SiPh) edustavat kehittynyttä heterogeenistä integrointialustaa, joka on kehitetty poistamaan piin luontaiset fyysiset rajoitukset fotonisissa järjestelmissä.
Piifotoniikka tarjoaa erinomaisen
nt:n skaalautuvuus ja CMOS-yhteensopivuus, mutta siitä puuttuu vahva lineaarinen elektro-optinen (Pockels) vaikutus ja se kärsii suhteellisen suuresta häviöstä ja rajoitetusta modulaation lineaarisuudesta. Näiden rajoitusten ratkaisemiseksi ohutkalvo-LiNbO₃ ja LiTaO₃ tuodaan SiPh-alustoille kiekkoliimaus- tai hybridi-integrointitekniikoiden avulla.
Tämä ratkaisu mahdollistaa seuraavien yhdistämisen:
- TFLN/TFLT:n nopea sähköoptinen suorituskyky
- Piifotoniikan laajamittainen integrointikyky
Sitä käytetään laajalti seuraavan sukupolven optisissa yhteyksissä, koherenteissa viestintäjärjestelmissä ja mikroaaltofotoniikassa.
Ydinmateriaalin määritelmä
TFLN (ohutkalvo litiumniobaatti)
Ohutkalvoinen litiumniobaatti tarjoaa voimakkaan Pockelsin vaikutuksen, joka mahdollistaa erittäin nopean optisen moduloinnin pienellä insertion häviöllä. Se on tällä hetkellä alan standardi nopeissa optisissa modulaattoreissa.
TFLT (ohutkalvo-litiumtantaalaatti)
Ohutkalvo-litiumtantaalilla on samanlainen sähköoptinen käyttäytyminen, mutta sen lämpöstabiilisuus on parempi, optinen vaurioitumiskynnys on korkeampi ja kiekkotason tasaisuus parempi. Sitä pidetään lupaavana vaihtoehtona suuritehoisiin ja laajamittaisiin sovelluksiin.
Miksi integroida TFLN / TFLT piifotoniikkaan?
Pelkkä pii ei pysty tukemaan tehokkaasti huipputehokasta modulointia seuraavista syistä:
- Oman sähköoptisen efektin puuttuminen
- Riippuvuus plasman dispersiovaikutuksesta, joka johtaa suurempaan optiseen häviöön.
- Rajoitettu lineaarisuus kehittyneille modulaatioformaateille
Integroimalla TFLN/TFLT SiPh:n päälle alustalla saavutetaan:
- Yli 100 GHz:n modulointikaistanleveys, joka tukee 800G- ja 1,6T-järjestelmiä.
- Alempi puoliaaltojännite (Vπ), mikä vähentää virrankulutusta.
- Erittäin alhainen optinen etenemisvaimennus
- Laaja läpinäkyvyysikkuna näkyvästä infrapunan puoliväliin asti
Integrointimenetelmät
1. Heterogeeninen integrointi (sidosmenetelmä)
Ohutkalvo-LN tai LT liimataan valmiiksi valmistettuihin pii- tai piinitridiaaltojohtimiin (Si/SiN).
- Optinen kytkentä evanesenssikentän avulla
- Säilyttää täyden yhteensopivuuden piifotoniikan valmistuksen kanssa.
- Soveltuu laajamittaiseen valmistukseen
2. LNOI / LTOI-aaltojohtimen lähestymistapa
Aaltojohtimet syövytetään suoraan ohutkalvo-LN- tai LT-kerrokseen.
- Vahva optinen rajoitus yksikiteisessä materiaalissa
- Korkein modulointitehokkuus
- Monimutkaisempi valmistus ja heikompi yhteensopivuus tavanomaisten SiPh-prosessien kanssa.
Tyypillinen rakenne (kuvan sijoittelu suositeltavaa)
Rakenne 1: Hybridi-aaltojohdin (SiPh + TFLN/TFLT)
- Si- tai SiN-aaltojohdin (pohjakerros)
- SiO₂-liitoskerros
- Ohutkalvokerros LN/LT (~300-600 nm)
- RF-elektrodit päällä
Rakenne 2: harjanneaaltojohdin (LNOI/LTOI)
- LN/LT-ohutkalvo
- Haudattu oksidi (BOX)
- Piisubstraatti
Suorituskykyparametrit
| Parametri | TFLN | TFLT | Huomautukset |
|---|---|---|---|
| Sähköoptinen kerroin (r33) | ~31 pm/V | ~30 pm/V | Samanlainen modulointitehokkuus |
| 3 dB:n kaistanleveys | 100-400 GHz+ | 70-100 GHz+ | Paljon korkeampi kuin Si-modulaattorit (~40 GHz) |
| Vπ-L | 1,8-2,5 V-cm | 2,0-3,5 V-cm | Alempi tarkoittaa pienempää käyttöjännitettä |
| Optinen häviö | <0,1 dB/cm | <0,1 dB/cm | Erittäin alhainen |
| Taitekerroin | ~2.1-2.2 | ~2.1 | Korkea rajoituskyky |
| Curie-lämpötila | ~1140°C | ~600°C | Materiaaliominaisuuden viite |
| Optisen vaurion kynnysarvo | Kohtalainen | Erittäin korkea | TFLT parempi suurille tehoille |
| DC-drift | Huomattava | Erittäin alhainen | TFLT:n vakaus on ylivoimainen |
Tärkeimmät edut
Suurnopeusmodulaatiokyky
Tukee erittäin suuren kaistanleveyden optista modulointia yli 100 GHz:n taajuudella, mikä mahdollistaa seuraavan sukupolven tiedonsiirtonopeudet.
Alhainen virrankulutus
Alennettu puoliaaltojännite mahdollistaa pienemmän ohjaustehon verrattuna piipohjaisiin modulaattoreihin.
Ylivoimainen optinen suorituskyky
Pieni etenemisvaimennus ja korkea taitekerroin mahdollistavat kompaktin ja tehokkaan fotonisen integroinnin.
Lämpötila- ja bias-stabiilisuus (TFLT Advantage)
TFLT tarjoaa paremman lämmönkestävyyden ja minimaalisen DC-driftin, mikä on kriittistä järjestelmän pitkän aikavälin vakauden kannalta.
Skaalautuva valmistus
Liimaukseen perustuva integrointi säilyttää piifotoniikan prosessien yhteensopivuuden ja tukee kiekkomittakaavan tuotantoa.
Sovellusskenaariot
- Tietokeskusten optiset yhteydet (400G / 800G / 1,6T)
- Koherentit optiset viestintäjärjestelmät
- Mikroaaltofotoniikka ja RF-over-fiber -tekniikka
- Integroidut fotonipiirit (PIC)
- Suuritehoiset lasermodulaatiojärjestelmät
- LiDAR- ja anturialustat
Valintaohjeet
Valitse TFLN, kun:
- Tarvitaan suurin mahdollinen modulaatiokaistanleveys
- Kypsä ekosysteemi ja toimitusketju ovat eduksi
- Kohteena ovat muun muassa koherentti optiikka ja ultranopea siirto.
Valitse TFLT, kun:
- Bias-stabiilisuus ja alhainen DC-drift ovat kriittisiä tekijöitä.
- Vaaditaan suurta optista tehonkäsittelyä
- Pitkäaikainen luotettavuus ja lämmönkestävyys ovat ensisijaisia tavoitteita
FAQ
1. Mikä on SiPh:n TFLN/TFLT:n tärkein etu piimodulaattoreihin verrattuna?
Keskeinen etu on vahva elektrooptinen vaikutus, joka mahdollistaa suuremman kaistanleveyden, pienemmän häviön ja pienemmän virrankulutuksen kuin pelkän piin modulaattoreissa.
2. Miten evanesenssikytkentä toimii hybridi-integraatiossa?
Valo etenee piiaaltojohtimessa ja ulottuu osittain ohutkalvo-LN- tai LT-kerrokseen. Tämä päällekkäinen optinen kenttä mahdollistaa tehokkaan moduloinnin siirtämättä optista moodia kokonaan.
3. Soveltuuko tämä alusta laajamittaiseen valmistukseen?
Kyllä. Liimauspohjainen heterogeeninen integrointi mahdollistaa yhteensopivuuden tavanomaisten piifotoniikan valmistusprosessien kanssa, mikä mahdollistaa suuren volyymin ja kustannustehokkaan tuotannon.
Arviot
Tuotearvioita ei vielä ole.