제품 개요
실리콘 포토닉스(SiPh)의 TFLN(박막 리튬 니오베이트) 및 TFLT(박막 탄탈산 리튬)는 광자 시스템에서 실리콘의 본질적인 물리적 한계를 극복하기 위해 개발된 첨단 이기종 통합 플랫폼입니다.
실리콘 포토닉스는 탁월한
확장성과 CMOS 호환성이 뛰어나지만, 강력한 선형 전기 광학(포켈) 효과가 부족하고 상대적으로 높은 손실과 제한된 변조 선형성이 단점으로 꼽힙니다. 이러한 제약을 해결하기 위해 웨이퍼 본딩 또는 하이브리드 통합 기술을 통해 박막 LiNbO₃ 및 LiTaO₃가 SiPh 플랫폼에 도입됩니다.
이 솔루션을 사용하면 다음과 같은 조합이 가능합니다:
- TFLN/TFLT의 고속 전기 광학 성능
- 실리콘 포토닉스의 대규모 통합 기능
차세대 광 인터커넥트, 코히어런트 통신 시스템, 마이크로파 포토닉스에 널리 사용됩니다.
핵심 자료 정의
TFLN(박막 리튬 니오베이트)
박막 리튬 니오베이트는 강력한 포켈 효과를 제공하여 낮은 삽입 손실로 초고속 광 변조를 가능하게 합니다. 현재 고속 광 변조기의 업계 표준입니다.
TFLT(박막 탄탈산 리튬)
박막 리튬 탄탈레이트는 유사한 전기 광학 거동을 나타내지만 열 안정성이 향상되고 광학 손상 임계값이 높으며 웨이퍼 수준의 균일성이 향상됩니다. 고전력 및 대규모 애플리케이션을 위한 유망한 대안으로 간주됩니다.
TFLN/TFLT를 실리콘 포토닉스와 통합해야 하는 이유
실리콘만으로는 고성능 변조를 효율적으로 지원할 수 없습니다:
- 내재적 전기 광학 효과 부재
- 플라즈마 분산 효과에 의존하여 광학 손실 증가
- 고급 변조 포맷을 위한 제한된 선형성
TFLN/TFLT를 SiPh에 통합함으로써 플랫폼은 다음을 달성합니다:
- 100GHz를 초과하는 변조 대역폭, 800G 및 1.6T 시스템 지원
- 낮은 반파 전압(Vπ)으로 전력 소비 감소
- 초저 광전파 손실
- 가시광선부터 중적외선까지 넓은 투명도 창
통합 접근 방식
1. 이기종 통합(본딩 방법)
박막 LN 또는 LT는 사전 제작된 실리콘 또는 실리콘 질화물(Si/SiN) 웨이브가이드에 접착됩니다.
- 소실장을 통한 광학 결합
- 실리콘 포토닉스 제작과 완벽한 호환성 유지
- 대규모 제조에 적합
2. LNOI/LTOI 도파관 접근 방식
도파관은 박막 LN 또는 LT 레이어에 직접 에칭됩니다.
- 단결정 소재의 강력한 광학적 제한
- 최고의 변조 효율
- 더 복잡한 제작 및 표준 SiPh 공정과의 낮은 호환성
일반적인 구조(이미지 배치 권장)
구조 1: 하이브리드 도파관(SiPh + TFLN/TFLT)
- Si 또는 SiN 도파관(하단 레이어)
- SiO₂ 결합층
- 박막 LN/LT 레이어(~300~600nm)
- 상단의 RF 전극
구조 2: 릿지 도파관(LNOI/LTOI)
- LN/LT 박막
- 매장 산화물(BOX)
- 실리콘 기판
성능 매개변수
| 매개변수 | TFLN | TFLT | 참고 |
|---|---|---|---|
| 전기 광학 계수(R33) | ~31 오후/V | ~30 오후/V | 유사한 변조 효율성 |
| 3dB 대역폭 | 100-400GHz+ | 70-100GHz+ | Si 변조기(~40GHz)보다 훨씬 높음 |
| Vπ-L | 1.8-2.5V-cm | 2.0-3.5V-cm | 낮을수록 드라이브 전압이 낮아짐 |
| 광학 손실 | <0.1dB/cm | <0.1dB/cm | 매우 낮음 |
| 굴절률 | ~2.1-2.2 | ~2.1 | 높은 감금 기능 |
| 퀴리 온도 | ~1140°C | ~600°C | 머티리얼 프로퍼티 레퍼런스 |
| 광학 손상 임계값 | 보통 | 매우 높음 | 고출력에 더 적합한 TFLT |
| DC 드리프트 | 눈에 띄는 | 매우 낮음 | 안정성이 뛰어난 TFLT |
주요 이점
고속 변조 기능
100GHz 이상의 초고대역폭 광 변조를 지원하여 차세대 데이터 전송 속도를 구현합니다.
낮은 전력 소비
반파 전압이 감소하면 실리콘 기반 변조기에 비해 구동 전력이 낮아집니다.
뛰어난 광학 성능
낮은 전파 손실과 높은 굴절률로 컴팩트하고 효율적인 광자 통합이 가능합니다.
열 및 바이어스 안정성(TFLT 이점)
TFLT는 장기적인 시스템 안정성에 중요한 열 변화에 대한 내성을 개선하고 DC 드리프트를 최소화합니다.
확장 가능한 제조
본딩 기반 통합은 실리콘 포토닉스 공정 호환성을 유지하여 웨이퍼 규모의 생산을 지원합니다.
애플리케이션 시나리오
- 데이터센터 광 인터커넥트(400G/800G/1.6T)
- 일관된 광통신 시스템
- 마이크로파 포토닉스 및 RF-over-fiber
- 집적 광전자 회로(PIC)
- 고출력 레이저 변조 시스템
- LiDAR 및 센싱 플랫폼
선택 안내
TFLN을 언제 선택합니다:
- 최대 변조 대역폭이 필요합니다.
- 성숙한 에코시스템과 공급망이 선호됩니다.
- 대상 애플리케이션에는 코히어런트 광학 및 초고속 전송이 포함됩니다.
언제 TFLT를 선택합니다:
- 바이어스 안정성과 낮은 DC 드리프트가 중요합니다.
- 높은 광학 전력 처리 필요
- 장기적인 신뢰성과 열적 견고성이 최우선 과제입니다.
자주 묻는 질문
1. 실리콘 변조기와 비교했을 때 SiPh 기반 TFLN/TFLT의 주요 장점은 무엇인가요?
주요 장점은 강력한 전기 광학 효과가 있어 실리콘 전용 변조기보다 더 높은 대역폭, 더 낮은 손실, 더 낮은 전력 소비를 가능하게 한다는 점입니다.
2. 하이브리드 통합에서 소실 커플링은 어떻게 작동하나요?
빛은 실리콘 도파관에서 전파되어 박막 LN 또는 LT 층으로 부분적으로 확장됩니다. 이 중첩된 광학 필드는 광학 모드를 완전히 전송하지 않고도 효율적인 변조를 가능하게 합니다.
3. 이 플랫폼은 대규모 제조에 적합한가요?
예. 본딩 기반의 이기종 통합을 통해 표준 실리콘 포토닉스 제조 공정과 호환되므로 대량 생산과 비용 효율적 생산이 가능합니다.
상품평
아직 상품평이 없습니다.