3 minutit liitiumniobaadi kristalli mõistmiseks (2)

3 minutit liitiumniobaadi kristalli mõistmiseks (2)

Liitium -niobaadi kristallide peamised rakendused

(1) Piesoelektriline rakendus

Liitium -niobaadi kristallil on kõrge kurie temperatuur, Piesoelektrilise efekti väike temperatuuritegur, kõrge elektromehaaniline sidestuskoefitsient, madal dielektriline kadu, Kristallide stabiilsed füüsikalised ja keemilised omadused, hea töötlemisvõime, ning kergesti valmistatavad suuremõõtmelised ja kvaliteetsed kristallid. See on suurepärane piesoelektriline kristallmaterjal.

Võrreldes tavaliselt kasutatava piesoelektrilise kristallkvartsiga, liitiumniobaadi kristallil on suur helikiirus, millega saab ette valmistada kõrgsagedusseadmeid.

seega, Liitium -niobaadi kristalle saab kasutada resonaatorites, muundurid, viivitusliinid, filtrid, jne., ja tsiviilvaldkondades nagu mobiilside, satelliitside, digitaalne signaalitöötlus, televisioon, ringhääling, radar, kaugseire ja telemeetria, samuti elektroonilised vastumeetmed, külmutab, juhendamine ja muud sõjaväed, Üks kõige laialdasemalt kasutatavaid on pinna akustiline lainefilter (Saeke).

2.4 GHZ pinna akustiline filter (Nägi) vasakul; Väike sae paremal asuv duplexer

(2) Optilised rakendused

Lisaks piesoelektrilisele efektile, Liitium -niobaadi kristalli fotoelektriline toime on väga rikas, mille hulgas elektrooptilisel efektil ja mittelineaarsel optilisel efektil on silmapaistev jõudlus ja need on ka kõige laialdasemalt kasutatavad.

enamgi veel, Liitium-niobaatkristallid võivad valmistada kvaliteetseid optilisi lainejutte prootonivahetuse või titaani difusiooni kaudu, ja saab ka perioodiliselt polariseeritud kristalle ette valmistada polarisatsiooni inversiooni kaudu.

seega, Seda on laialdaselt kasutatud elektro-optilistes modulaatorites, faasimodulaatorid, Integreeritud optilised lülitid, elektro-optilised Q-lülitused, elektro-optiline läbipaine, kõrgepingeandurid, lainefrondi tuvastamine, optilised parameetrilised ostsillaatorid, ja ferroelektrilised ülivõrded.

Lisaks, Liitium -niobaadi kristallidel põhinevad rakendused, näiteks kahesuunalised kiilud, holograafiline optika, infrapuna -püroelektrilised detektorid, Samuti on teatatud erbiumi legeeritud lainejuhi laseritest.

Liitium-niobaadi elektro-optiline modulaator

(3) Dielektrilised ülivõrded

sisse 1962, Armstrong jt. Esmalt pakkus välja kvaasfaasi-matši kontseptsioon (Qpm, Kvaasfaasi), mis kasutab ümberpööratud võrevektorit, mille on varustatud superlattice, et kompenseerida faasi ebakõla optilise parameetrilise protsessi käigus.

Ferroelektrilise polarisatsiooni suund määrab mittelineaarse polariseeritavuse märgi χ2. Ferroelektrilise domeeni struktuuri, millel on vastupidine perioodiline polarisatsioonisuund, sealhulgas liitium -niobaat ja liitiumtantalaat, Kaaliumitanüülfosfaati ja muid kristalle saab valmistada perioodiliselt polariseeritud kristallid, nende seas, Liitium -niobaadi kristall on selle tehnoloogia ettevalmistamisel ja rakendamisel kõige varasem ja laialdasemalt kasutatav materjal.

Perioodiliselt polariseeritud liitium -niobaadi kristallide esialgset kasutamist peetakse peamiselt lasersageduse muundamiseks. sisse 2014, Jin jt. kavandas optilise superlatticu integreeritud fotoonilise kiibi, mis põhineb ümberkonfigureeritaval liitium -niobaadi lainejuhi optilisel teel, ja realiseeris tõhus takerdunud footonite ja kiire elektro-optilise modulatsiooni kiibil esimest korda.

Võib öelda, et dielektrilise ülivõrgu teooria ettepanek ja väljatöötamine on surunud liitium -niobaadi ja muude ferroelektriliste kristallide kasutamise uuele tasemele. Sellel on olulised rakenduse väljavaated kõigi tahkete olekute laseritel, optilised sageduskammid, laserimpulsi kokkusurumine, tala kujundamine, ja takerdunud valgusallikad kvantsidesse.

Litium -niobaadi kristalli väljavaade

(1) Akustiline rakendus

Praegune viienda põlvkonna mobiilsidevõrk (5G) Juurutus hõlmab alam-6G sagedusriba 3 ~ 5 GHz ja millimeetri laine sagedusriba 24 GHz. Kommunikatsioonisageduse suurenemine ei nõua mitte ainult seda, et kristalsete materjalide piesoelektrilised omadused saaksid täita, kuid nõuab ka õhemaid vahvleid ja väiksemat interdigitaalse elektroodide vahekaugust, ja seadmete valmistamisprotsess on oluliselt väljakutse.

seega, 4G ajastul ja enne, Liitium -niobaadi kristallides laialdaselt kasutatavad pinna akustilised filtrid ja liitiumtantalaatkristallid seisavad silmitsi akustiliste laineseadmete konkurentsiga (Baw) ja õhukese kileõõnsuse akustilised resonaatorid (Fbre) 5G ajastul. .

Liitium -niobaadi kristallid on kõrgema sagedusfiltrites kiiret edusamme teinud, ning materjalid ja seadme valmistamise tehnikad näitavad endiselt suurt potentsiaali. Liitium -niobaadi ühekristallide õhukeste kilematerjalide ja uute akustiliste seadmete tehnoloogiate väljatöötamisega, kui tulevase 5G kommunikatsiooni põhiseadmeid, Liitium-niobaadi kristallidel põhinevatel esiotsa RF-filtritel on olulised rakenduse väljavaated.

(2) Optilised suhtlusrakendused

Optilised modulaatorid on kiirete optiliste sidevõrkude põhikomponendid. Liitium-niobaadi elektro-optiliste modulaatorite tulevased nõuded hõlmavad kõrgemaid modulatsioonimäärasid, miniaturiseerimine ja integratsioon.

Hetkel, Kommertsrakendustes kasutatavad liitium-niobaadi elektro-optilised modulaatorid on peamiselt 40/100 Gbps, ja välja on välja töötatud kõrgem liitium -niobaadi modulaatorid. Näiteks, sisse 2017, Fujitsu vabastas a 600 Gbps liitium-niobaadi elektro-optiline modulaator. Hetkel, 400 Gbps ja 600 Gbps tooted on järk-järgult turule tulemas.

Optiline sidetehnoloogia on oluline osa viienda põlvkonna mobiilsidevõrgu ehitamisel, ja liitiumniobaadi elektrooptiline modulaator, põhiseadmena, toob kaasa ka suurema arengu.

(3) Integreeritud fotoniline kiip

Footoneid on laialdaselt kasutatud suure võimsusega suhtluses, optiline salvestusruum, teabe edastamine, teabe töötlemine, tuvastamine ja muud väljad. Nagu elektroonika arendamine diskreetsetest komponentidest integraallülitusteni, miniaturiseerimise nõuded, integratsiooni, madal energiatarve, modulariseerimine, fotoonikaseadmete intelligentsus ja kõrge töökindlus muutuvad üha kõrgemaks. Asendab diskreetset optikat.

Integreeritud fotoonikakiipide väljatöötamist algstaadiumis ajendas peamiselt nõudlus optilise side järele, ja uuringud viidi läbi ränipõhise footonika ja indiumfosfiidipõhise integreerimise ümber.

Ränipõhised fotoonika integreeritud kiibid on kiiresti arenenud, kuna tohutu küpse pooljuhtmaterjal ja protsessitehnoloogiasüsteem, Kuid ränipõhine laseri ettevalmistamise tehnoloogia on alati olnud puudus, ja tugineb praegu segatud integratsioonile indiumfosfiidiga; Mõned indiumfosfiidi integreeritud fotoonilised kiibid on turustatud, ja nende jõudlus on parem kui ränipõhised fotoonika integreeritud kiibid, Kuid neil puudub üldine protsessiplatvorm nagu räni, ja protsessitehnoloogia on keeruline ja kallis.

Liitium-niobaadil põhinev integreeritud footonika uurimine, mida ajendab nõudmine optilise suhtluse järele, keskendub peamiselt Mach-Zehnderi häirete valguse modulaatoritele, faasimodulaatorid, ja integreeritud optilised lülitid.

Lisaks nõudlusele integreeritud fotoonika järele optilise side valdkonnas, tulevane nõudlus fotoonikapõhise optilise kvantteabe töötlemise järele, optiline andmetöötlus, biosenseerimine, pildi tuvastamine, signaali töötlemine, ladustamine, 3D ekraan, jne. Hübriidintegratsiooni skeemi on raske rakendada.

Ühtse tehnoloogiaarenduse vaatenurgast, peaaegu kõik fotoonilised komponendid on realiseeritud liitiumniobaadi kristallide baasil, kaasa arvatud:

• Režiimilukuga laserid, Q-lülitusega laserid ja optilised võimendid, mis on realiseeritud haruldaste muldmetallide dopinguga;
• Titaani difusiooni ja prootonivahetuse teel realiseeritud optilised lainejuhid, samuti integreeritud optilised lülitid, optilised crossoverid, optilised ühendused, ja ühe fotoni tuvastamine;
• Intensiivsus, faasi ja polarisatsiooni modulatsioon, lainefrondi tuvastamine ja optilise impulsi valik, jne., teostatud elektrooptilise efektiga;
• Optiline sageduse muundamine ja kvantpõimunud footonite genereerimine, mis on realiseeritud mittelineaarsete optiliste efektide abil;
• Restid, holograafiline salvestusruum, faasikonjugaatorid, ruumilised valgusmodulaatorid, jne. realiseeritud fotorefraktiivse efektiga;
• Uued seadmed, näiteks täisoptilised loogikaväravad, poolliitjad, ja liitiumniobaadi fotoonkristallidest ja liitiumniobaadi optilistest mikroõõnsustest välja töötatud sageduskammid;
• Vastastikune pöördumine ja jõu tunnetamine, soojust, valgus ja muud signaalid realiseeritakse piesoelektrilise efekti kaudu, püroelektriline efekt, ja fotoelastne efekt.

Praegu väljatöötatud optoelektrooniliste materjalide süsteemis, haruldane on nii paljude põhiliste optiliste komponentide väljatöötamine, fotoonikaseadmed ja optoelektroonilised seadmed, mis põhinevad samal põhimaterjalil. See paneb inimesi täis ootusi, et liitium -niobaadi kristallid mängivad tulevikus integreeritud footonika kiipide väljatöötamisel olulisemat rolli.

Liitium-niobaadi kristallide valmistatud ülipinna mikro-nano struktuur (Allikas: Nankai ülikool)

Liitium -niobaatkristallid integreerivad mitmesuguseid optoelektroonilisi omadusi ja võivad vastata praktiliste jõudlusnõuetele, mis on optoelektrooniliste materjalide puhul väga haruldased. Põhitehnoloogiate, näiteks teooria arendamise ja parendamisega, Liitium -niobaadi kristalli integreeritud footonika kiibid ettevalmistamine ja rakendamine, liitium -niobaadi kristall on saanud “optiline räni” Materjal fotoonilisel ajastul, Strateegilise aluse loomine integreeritud footonika arendamiseks.

Kui vajate optilise kristalli lõikamisega seotud küsimusi, palun teadet jätma, vastake kohe pärast sõnumi saamist.