3 minuuttia litiumniobaattikiteen ymmärtämiseen (2)
Litiumniobaattikiteiden pääsovellukset
(1) Pietsosähköinen sovellus
Litiumniobaattikiteillä on korkea Curie-lämpötila, Pietsosähköisen vaikutuksen pieni lämpötilakerroin, korkea sähkömekaaninen kytkentäkerroin, pieni dielektrinen häviö, kiteen vakaat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, hyvä käsittelyteho, ja helppo valmistaa suurikokoisia ja korkealaatuisia kiteitä. Se on erinomainen pietsosähköinen kidemateriaali.
Verrattuna yleisesti käytettyyn pietsosähköiseen kristallikvartsiin, litiumniobaattikiteellä on korkea ääninopeus, jotka voivat valmistaa korkeataajuisia laitteita.
Siksi, litiumniobaattikiteitä voidaan käyttää resonaattoreissa, muuntimet, viivelinjat, suodattimet, jne., ja siviilialoilla, kuten matkaviestinnässä, satelliittiviestintä, digitaalinen signaalinkäsittely, televisio, lähetys, tutka, kaukokartoitus ja telemetria, sekä sähköisiä vastatoimia, sulakkeet, ohjaus ja muut sotilaalliset alat, yksi laajimmin käytetyistä on pinta-akustinen aaltosuodatin (SAWF).
2.4 GHz pinta-akustinen suodatin (NÄIN) vasemmalla; pieni SAW kääntöyksikkö oikealla
(2) Optiset sovellukset
Pietsosähköisen vaikutuksen lisäksi, litiumniobaattikiteen valosähköinen vaikutus on erittäin rikas, joista sähköoptisella efektillä ja epälineaarisella optisella efektillä on erinomainen suorituskyky ja ne ovat myös laajimmin käytettyjä.
Lisäksi, litiumniobaattikiteet voivat valmistaa korkealaatuisia optisia aaltoputkia protoninvaihdon tai titaanidiffuusion avulla, ja voi myös valmistaa ajoittain polarisoituja kiteitä polarisaatioinversiolla.
Siksi, sitä on käytetty laajalti sähköoptisissa modulaattoreissa, vaihemodulaattorit, integroidut optiset kytkimet, sähköoptiset Q-kytkimet, sähkö-optinen taipuma, korkeajänniteanturit, aaltorintaman tunnistus, optiset parametriset oskillaattorit, ja ferrosähköiset superhilot.
Lisäksi, litiumniobaattikiteisiin perustuvat sovellukset, kuten kahtaistaitteiset kiilat, holografinen optiikka, pyrosähköiset infrapunailmaisimet, ja erbium-seostetuista aaltoputkilasereista on myös raportoitu.
Sähköoptinen litiumniobaattimodulaattori
(3) Dielektriset superhilat
Sisään 1962, Armstrong et ai.. ehdotti ensin Quasi-Phase-Match-konseptia (QPM, Quasi-Phase-Match), joka käyttää superhilan tarjoamaa käänteistä hilavektoria kompensoimaan vaiheepäsopivuutta optisessa parametrisessa prosessissa.
Ferrosähköisen polarisaatiosuunta määrittää epälineaarisen polarisoituvuuden χ2 merkin.. Ferrosähköinen domeenirakenne, jolla on päinvastainen jaksollinen polarisaatiosuunta, voidaan valmistaa ferrosähköiseen kvasifaasisovitustekniikan toteuttamiseksi, mukaan lukien litiumniobaatti ja litiumtantalaatti, kaliumtitanyylifosfaatti ja muut kiteet voidaan valmistaa ajoittain polarisoituja kiteitä, heidän keskuudessaan, litiumniobaattikide on varhaisin ja laajimmin käytetty materiaali tämän tekniikan valmistuksessa ja soveltamisessa.
Jaksottaisesti polarisoitujen litiumniobaattikiteiden alkuperäisen käytön katsotaan pääasiassa soveltuvan lasertaajuuden muuntamiseen. Sisään 2014, Jin et ai. suunnitteli optisen superhilan integroidun fotonisirun, joka perustuu uudelleenkonfiguroitavaan litiumniobaattiaaltoputken optiseen polkuun, ja toteutti kietoutuneiden fotonien tehokkaan generoinnin ja nopean sähköoptisen modulaation sirulla ensimmäistä kertaa.
Voidaan sanoa, että dielektrisen superhilan teorian ehdotus ja kehitys on nostanut litiumniobaatin ja muiden ferrosähköisten kiteiden soveltamisen uudelle tasolle. Sillä on tärkeitä sovellusmahdollisuuksia täysin solid-state-lasereissa, optiset taajuudet kammat, laserpulssikompressio, palkin muotoilu, ja kietoutuvat valonlähteet kvanttiviestintään.
Litiumniobaattikiteen mahdollisuus
(1) Akustinen sovellus
Nykyinen viidennen sukupolven matkaviestinverkko (5G) käyttöönotto sisältää sub-6G-taajuuskaistan 3–5 GHz ja millimetriaaltotaajuuskaistan yläpuolella 24 GHz. Viestintätaajuuden kasvu ei edellytä vain sitä, että kiteisten materiaalien pietsosähköiset ominaisuudet voidaan täyttää, mutta vaatii myös ohuempia kiekkoja ja pienempää interdigitaalista elektrodiväliä, ja laitteiden valmistusprosessi on erittäin haastava.
Siksi, 4G-aikakaudella ja sitä ennen, litiumniobaattikiteissä ja litiumtantalaattikiteissä laajalti käytetyt pinta-akustiset suodattimet kilpailevat akustisten bulkkiaaltolaitteiden kanssa (BAW) ja ohutkalvoonteloakustiset resonaattorit (FBAR) 5G aikakaudella. .
Litiumniobaattikiteet ovat edistyneet nopeasti korkeamman taajuuden suodattimissa, ja materiaalit ja laitteiden valmistustekniikat tarjoavat edelleen suurta potentiaalia. Litiumniobaatti-yksikideohutkalvomateriaalien ja uusien akustisten laitetekniikoiden kehittämisen myötä, yhtenä tulevaisuuden 5G-viestinnän ydinlaitteista, Litiumniobaattikiteisiin perustuvilla etupään RF-suodattimilla on tärkeitä käyttömahdollisuuksia.
(2) Optisen viestinnän sovellukset
Optiset modulaattorit ovat nopeiden optisten tietoliikenneverkkojen avainkomponentteja. Sähköoptisten litiumniobaattimodulaattoreiden tulevaisuuden vaatimukset sisältävät korkeammat modulaationopeudet, miniatyrisointi ja integrointi.
Nykyisessä, kaupallisissa sovelluksissa käytetyt sähköoptiset litiumniobaattimodulaattorit ovat pääasiassa 40/100 Gbps, ja korkeamman nopeuden litiumniobaattimodulaattoreita on kehitetty. Esimerkiksi, sisään 2017, Fujitsu julkaisi a 600 Gbps litiumniobaatti sähköoptinen modulaattori. Nykyisessä, 400 Gbps ja 600 Gbps-tuotteet ovat vähitellen tulossa markkinoille.
Optinen viestintätekniikka on tärkeä osa viidennen sukupolven matkaviestinverkon rakentamista, ja litiumniobaattisähköoptinen modulaattori, ydinlaitteena, myös lisää kehitystä.
(3) Integroitu fotoninen siru
Fotoneja on käytetty laajalti suuren kapasiteetin viestinnässä, optinen tallennustila, tiedon siirto, tietojenkäsittely, havaitseminen ja muut kentät. Kuten elektroniikan kehitys erillisistä komponenteista integroituihin piireihin, miniatyrisoinnin vaatimukset, liittäminen, alhainen virrankulutus, modularisointi, fotonisten laitteiden älykkyys ja korkea luotettavuus ovat yhä korkeammat. Korvaa diskreetin optiikan.
Integroitujen fotoniikkasirujen kehitys alkuvaiheessa johtui pääasiassa optisen viestinnän kysynnästä, ja tutkimuksia tehtiin piipohjaisen fotoniikan ja indiumfosfidipohjaisen integraation ympärillä.
Piipohjaiset fotoniikkaintegroidut sirut ovat kehittyneet nopeasti valtavan kypsän puolijohdemateriaalin ja prosessiteknologiajärjestelmän ansiosta, mutta piipohjainen laserkäsittelytekniikka on aina ollut puute, ja tällä hetkellä se perustuu sekoitettuun integraatioon indiumfosfidin kanssa; Jotkut indiumfosfidiin integroidut fotonisirut on kaupallistettu, ja niiden suorituskyky on parempi kuin piipohjaisten fotoniikkaintegroitujen sirujen, mutta niistä puuttuu yleinen prosessialusta, kuten pii, ja prosessitekniikka on monimutkaista ja kallista.
Litiumniobaattiin perustuva integroitu fotoniikan tutkimus, mikä johtuu optisen viestinnän kysynnästä, keskittyy pääasiassa Mach-Zehnderin häiriövalomodulaattoreihin, vaihemodulaattorit, ja integroidut optiset kytkimet.
Integroidun fotoniikan kysynnän lisäksi optisen viestinnän alalla, fotoniikkaan perustuvan optisen kvanttiinformaation käsittelyn tulevaisuuden kysyntä, optinen laskenta, biosensointi, kuvantamisen havaitseminen, signaalinkäsittely, varastointi, 3D näyttö, jne. Hybridiintegraatiojärjestelmää on vaikea soveltaa.
Yhden teknologian kehityksen näkökulmasta, lähes kaikki fotonikomponentit on toteutettu litiumniobaattikiteiden perusteella, mukaan lukien:
- Tilalukitut laserit, Q-kytketyt laserit ja optiset vahvistimet, jotka on toteutettu harvinaisten maametallien dopingilla;
- Titaanidiffuusiolla ja protoninvaihdolla toteutetut optiset aaltoputket, sekä integroidut optiset kytkimet, optiset crossoverit, optiset kytkimet, ja yhden fotonin tunnistus;
- Intensiteetti, vaihe- ja polarisaatiomodulaatio, aaltorintaman tunnistus ja optisen pulssin valinta, jne., toteutettu sähköoptisella efektillä;
- Optinen taajuuden muunnos ja kvanttisekoittuneiden fotonien generointi, joka on toteutettu epälineaarisilla optisilla tehosteilla;
- Ritilät, holografinen säilytys, vaihekonjugaattoreita, tilavalomodulaattorit, jne. toteutettu valotaiteefektillä;
- Uudet laitteet, kuten täysin optiset logiikkaportit, puolikkaat summaimet, ja taajuuskammat, jotka on kehitetty litiumniobaattifotonikiteistä ja litiumniobaatti optisista mikroonteloista;
- Keskinäinen kääntymys ja voiman aistiminen, lämpöä, valo- ja muut signaalit toteutetaan pietsosähköisellä efektillä, pyrosähköinen vaikutus, ja fotoelastinen vaikutus.
Tällä hetkellä kehitetyssä optoelektronisessa materiaalijärjestelmässä, on harvinaista kehittää niin monia optisia peruskomponentteja, fotoniset laitteet ja optoelektroniset laitteet, jotka perustuvat samaan isäntämateriaaliin. Tämä saa ihmiset myös täynnä odotuksia, että litiumniobaattikiteillä on tulevaisuudessa entistä tärkeämpi rooli integroitujen fotoniikkasirujen kehittämisessä..
Ultrapintainen mikronanorakenne, joka on valmistettu litiumniobaattikiteistä (Lähde: Nankain yliopisto)
Litiumniobaattikiteet yhdistävät erilaisia optoelektronisia ominaisuuksia ja voivat täyttää käytännön suorituskykyvaatimukset, jotka ovat erittäin harvinaisia optoelektronisissa materiaaleissa. Kehittämällä ja parantamalla ydinteknologioita, kuten teoriaa, litiumniobaattikiteiden integroitujen fotoniikkasirujen valmistus ja käyttö, litiumniobaattikiteestä on tullut “optinen pii” materiaali fotonisen aikakauden aikana, tarjoaa strategisen perustan integroidun fotoniikan kehittämiselle.
Jos tarvitset optiseen kristallileikkaukseen liittyviä kysymyksiä, ole kiltti Jätä viesti, vastaa heti viestin vastaanottamisen jälkeen.
