3 minut k pochopení krystalu niobátu lithia（1）
Se zavedením “nová infrastruktura”, 5G postupně vstoupilo do našich životů, a služby, jako je cloud computing, virtuální realita, datová komunikace, a video s vysokým rozlišením také pokračovalo ve vývoji, podpora upgradu základních optických sítí na ultravysokorychlostní přenosy na velmi dlouhé vzdálenosti. V tomto procesu, existuje základní zařízení, které je nezbytné – to je modulátor lithium niobátu (LiNbO3).
Lithium Niobate modulátor
Uvádí se, že modulátor niobátu lithia je vyroben pomocí elektrooptického efektu krystalu niobátu lithia kombinovaného s procesem optoelektronické integrace. Dokáže převádět elektronická data na fotonické informace a je základní složkou pro realizaci elektrooptické konverze. Konkrétně, co je na tom výjimečného, musíme nejprve porozumět elektro-optickému efektu a použití krystalu lithium niobátu jako suroviny.
O krystalech niobátu lithného
Niobát lithný je sloučenina niobu, lithium a kyslík. Je to negativní krystal s velkou spontánní polarizací (0.70 C/m2 při pokojové teplotě), a je to feroelektrikum s nejvyšší Curieovou teplotou (1210 °C) dosud nalezeny.
Obrázek vlevo je 3palcový optický krystal nominálně čistého niobátu lithného se stejným složením; na obrázku vpravo je krystal lithium niobátu dopovaný železem
Krystaly niobátu lithného mají dvě vlastnosti, které jsou obzvláště atraktivní. za prvé, Krystaly niobátu lithného mají mnoho fotoelektrických efektů, včetně piezoelektrického jevu, elektrooptický efekt, nelineární optický efekt, fotorefrakční efekt, fotovoltaický efekt, a fotoelastický efekt, akustooptický efekt a další fotoelektrické vlastnosti;
za prvé, výkon krystalů niobátu lithného je vysoce kontrolovatelný, což je způsobeno mřížkovou strukturou a hojnými defektními strukturami krystalů niobátu lithného. Mnoho vlastností krystalů niobátu lithného lze do značné míry regulovat složením krystalů, elementový doping, a kontrola valence.
Dále, fyzikální a chemické vlastnosti krystalů niobátu lithného jsou poměrně stabilní, snadno zpracovatelný, široký rozsah propustnosti světla, velký dvojlom, a snadno připravitelné vysoce kvalitní optické vlnovody.
Proto, optický modulátor založený na krystalu niobátu lithia má nesrovnatelné výhody v komunikaci na dlouhé vzdálenosti: má nejen malý cvrlikací efekt, vysoká modulační šířka pásma, dobrý poměr extinkce, ale také má vynikající stabilitu a vysokou rychlost. Je široce používán ve vysokorychlostní a širokopásmové komunikaci na dlouhé vzdálenosti.
Harvardská univerzita jednou komentovala lithium niobát: pokud je střed elektronické revoluce pojmenován podle křemíkového materiálu, pak místo zrodu fotonické revoluce bude pravděpodobně pojmenováno po niobátu lithném.
Příprava krystalů niobátu lithného
(1) Krystal niobátu lithného se stejným složením
Pro stejné složení krystal niobátu lithného, jeho příprava využívá především metodu tažení. I když bublinková metoda, metoda řízeného režimu, a metoda teplotního gradientu byla také použita k přípravě krystalů niobátu lithného, nemají žádné zjevné výhody nebo jasné aplikační požadavky ve srovnání s metodou tažení, takže jim nebyla věnována velká pozornost.
(2) Téměř stechiometrický poměr krystalů niobátu lithného
Přestože krystal niobátu lithného má téměř stechiometrický poměr, má mnoho vynikajících fotoelektrických vlastností, jeho poměr se odchyluje od eutektického bodu pevné látky-kapaliny a stejného složení, takže je nemožné použít konvenční metodu tažení k pěstování vysoce kvalitních krystalů. V současnosti, hlavními způsoby přípravy jsou tavenina bohatá na lithium, metoda toku a metoda difúze.
(3) Tenký film monokrystalu lithiumniobátu
Tenké filmy z monokrystalu lithiumniobátu lze použít v mikronano strukturách, jako jsou optické vlnovody a akustická zařízení, stejně jako při přípravě hybridních integrovaných zařízení, jako jsou zařízení na bázi křemíku. Lidé zkoumali přípravu tenkých monokrystalických filmů niobátu lithného již dlouhou dobu, ale jediná metoda, která byla skutečně použita, je “Iontové krájení” technika. V současnosti, byl komercializován a může poskytovat monokrystalické tenké filmové produkty o tloušťce 300~900 nm.
Tenký film monokrystalu lithiumniobátu
Článek ještě není u konce, Přečtěte si prosím Článek 2
