Termék áttekintés
A TFLN (vékonyrétegű lítium-niobát) és a TFLT (vékonyrétegű lítium-tantalát) a szilícium-fotonikán (SiPh) egy fejlett heterogén integrációs platformot képvisel, amelyet a szilícium belső fizikai korlátainak a fotonikai rendszerekben való leküzdésére fejlesztettek ki.
A szilícium-fotonika kiváló
nt skálázhatóság és CMOS-kompatibilitás, de nincs erős lineáris elektro-optikai (Pockels) hatása, és viszonylag nagy veszteséggel és korlátozott modulációs linearitással küzd. E korlátok kezelése érdekében vékonyrétegű LiNbO₃ és LiTaO₃ vékonyrétegű LiNbO₃-t és LiTaO₃-t visznek fel SiPh-platformokra wafer bonding vagy hibrid integrációs technikák segítségével.
Ez a megoldás lehetővé teszi a következők kombinációját:
- A TFLN/TFLT nagy sebességű elektro-optikai teljesítménye
- Nagyszabású integrációs képesség a szilícium-fotonikából
Széles körben használják a következő generációs optikai összeköttetésekben, a koherens kommunikációs rendszerekben és a mikrohullámú fotonikában.
Alapanyag meghatározása
TFLN (vékonyrétegű lítium-niobát)
A vékonyrétegű lítium-niobát erős Pockels-effektust biztosít, ami ultragyors optikai modulációt tesz lehetővé alacsony beiktatási veszteséggel. Jelenleg ez a nagysebességű optikai modulátorok ipari szabványa.
TFLT (vékonyrétegű lítium-tantalát)
A vékonyrétegű lítium-tantalát hasonló elektro-optikai viselkedést mutat, de jobb hőstabilitást, magasabb optikai károsodási küszöböt és jobb egyenletességet kínál. Ígéretes alternatívának tekinthető a nagy teljesítményű és nagyméretű alkalmazásokhoz.
Miért érdemes integrálni a TFLN / TFLT-t a szilícium-fotonikával?
A szilícium önmagában nem képes hatékonyan támogatni a nagy teljesítményű modulációt a következők miatt:
- A belső elektro-optikai hatás hiánya
- A plazma diszperziós hatásától való függés, ami nagyobb optikai veszteséget eredményez
- Korlátozott linearitás a fejlett modulációs formátumokhoz
A TFLN/TFLT SiPh-ra történő integrálásával a platform a következőket éri el:
- 100 GHz-et meghaladó modulációs sávszélesség, 800G és 1.6T rendszerek támogatása
- Alacsonyabb félhullámú feszültség (Vπ), ami csökkenti az energiafogyasztást
- Ultraalacsony optikai terjedési veszteség
- Széles átláthatósági ablak a láthatótól a közép-infravörösig
Integrációs megközelítések
1. Heterogén integráció (kötéses módszer)
A vékonyrétegű LN-t vagy LT-t előre gyártott szilícium- vagy szilícium-nitrid (Si/SiN) hullámvezetőkre ragasztják.
- Optikai csatolás evaneszcens mezőn keresztül
- Fenntartja a szilícium-fotonikai gyártással való teljes kompatibilitást
- Alkalmas nagyüzemi gyártásra
2. LNOI / LTOI hullámvezető megközelítés
A hullámvezetőket közvetlenül a vékonyrétegű LN- vagy LT-rétegbe marják.
- Erős optikai zártság egykristályos anyagban
- Legmagasabb modulációs hatékonyság
- Bonyolultabb gyártás és alacsonyabb kompatibilitás a standard SiPh folyamatokkal
Tipikus struktúra (kép elhelyezése ajánlott)
Szerkezet 1: Hibrid hullámvezető (SiPh + TFLN/TFLT)
- Si vagy SiN hullámvezető (alsó réteg)
- SiO₂ kötőréteg
- Vékonyrétegű LN/LT réteg (~300-600 nm)
- RF elektródák a tetején
2. szerkezet: gerinc hullámvezető (LNOI/LTOI)
- LN/LT vékonyfilm
- Eltemetett oxid (BOX)
- Szilícium szubsztrátum
Teljesítmény paraméterek
| Paraméter | TFLN | TFLT | Megjegyzések |
|---|---|---|---|
| Elektrooptikai együttható (r33) | ~31 pm/V | ~30 pm/V | Hasonló modulációs hatékonyság |
| 3 dB sávszélesség | 100-400 GHz+ | 70-100 GHz+ | Sokkal magasabb, mint a Si modulátorok (~40 GHz) |
| Vπ-L | 1,8-2,5 V-cm | 2,0-3,5 V-cm | Az alacsonyabb alacsonyabb meghajtófeszültséget jelent |
| Optikai veszteség | <0,1 dB/cm | <0,1 dB/cm | Rendkívül alacsony |
| Törésmutató | ~2.1-2.2 | ~2.1 | Magas szűkítési képesség |
| Curie-hőmérséklet | ~1140°C | ~600°C | Anyagi tulajdonságok hivatkozása |
| Optikai károsodási küszöbérték | Mérsékelt | Nagyon magas | TFLT jobb nagy teljesítmény esetén |
| DC sodródás | Észrevehető | Nagyon alacsony | A TFLT kiváló stabilitással rendelkezik |
Legfontosabb előnyök
Nagy sebességű modulációs képesség
Támogatja az ultra-nagy sávszélességű optikai modulációt 100 GHz-en túl, lehetővé téve a következő generációs adatátviteli sebességeket.
Alacsony energiafogyasztás
A csökkentett félhullámú feszültség a szilíciumalapú modulátorokhoz képest alacsonyabb meghajtási teljesítményt tesz lehetővé.
Kiváló optikai teljesítmény
Az alacsony terjedési veszteség és a magas törésmutató lehetővé teszi a kompakt és hatékony fotonikus integrációt.
Hő- és előfeszítési stabilitás (TFLT előny)
A TFLT jobb ellenállást biztosít a hőingadozással szemben, és minimális DC driftet, ami kritikus a rendszer hosszú távú stabilitása szempontjából.
Skálázható gyártás
A ragasztáson alapuló integráció megőrzi a szilícium-fotonikai folyamatok kompatibilitását, támogatva a wafer-méretű gyártást.
Alkalmazási forgatókönyvek
- Adatközpont optikai összeköttetés (400G / 800G / 1.6T)
- Koherens optikai kommunikációs rendszerek
- Mikrohullámú fotonika és RF-over-fiber
- Integrált fotonikus áramkörök (PIC)
- Nagy teljesítményű lézermodulációs rendszerek
- LiDAR és érzékelő platformok
Kiválasztási útmutató
Válassza a TFLN-t, ha:
- Maximális modulációs sávszélességre van szükség
- Érett ökoszisztéma és ellátási lánc előnyben részesül
- A célalkalmazások közé tartozik a koherens optika és az ultranagy sebességű átvitel.
Válassza a TFLT-t, ha:
- Az előfeszítés stabilitása és az alacsony egyenáramú sodródás kritikus fontosságú
- Nagy optikai teljesítményt kell kezelni
- A hosszú távú megbízhatóság és a hőállóság prioritás
GYIK
1. Mi a TFLN/TFLT fő előnye a SiPh-n a szilícium modulátorokhoz képest?
A legfontosabb előny az erős elektro-optikai hatás jelenléte, amely nagyobb sávszélességet, kisebb veszteséget és alacsonyabb energiafogyasztást tesz lehetővé, mint a csak szilícium modulátorok.
2. Hogyan működik az evaneszcens csatolás a hibrid integrációban?
A fény a szilícium hullámvezetőben terjed, és részben behatol a vékonyrétegű LN vagy LT rétegbe. Ez az átfedő optikai mező lehetővé teszi a hatékony modulációt anélkül, hogy az optikai módus teljesen átkerülne.
3. Alkalmas-e ez a platform nagyüzemi gyártásra?
Igen. A kötésalapú heterogén integráció lehetővé teszi a kompatibilitást a szabványos szilícium-fotonikai gyártási folyamatokkal, ami nagy volumenű és költséghatékony gyártást tesz lehetővé.
Értékelések
Még nincsenek értékelések.