3 minit pou konprann kristal niobat ityòm（2）
Aplikasyon prensipal yo nan kristal niobat ityòm
(1) Aplikasyon piezoelectric
Lityòm niobate kristal gen tanperati Curie segondè, ti koyefisyan tanperati efè piezoelectric, segondè koyefisyan kouti elektwomekanik, pèt dielectric ki ba, pwopriyete ki estab fizik ak chimik nan kristal, bon pèfòmans pwosesis, ak fasil yo prepare gwo-gwosè ak-wo kalite kristal. Li se yon ekselan materyèl kristal piezoelectric.
Konpare ak kwatz kristal piezoelectric ki pi souvan itilize, kristal niobat ityòm gen yon gwo vitès son, ki ka prepare aparèy segondè-frekans.
Se poutèt sa, kristal niobat ityòm ka itilize nan resonators, transducteurs, liy reta, filtè, elatriye., ak nan domèn sivil tankou kominikasyon mobil, kominikasyon satelit, pwosesis siyal dijital, televizyon, emisyon, rada, teledeteksyon ak telemetri, osi byen ke kont-mezi elektwonik, fuzes, gidans ak lòt domèn militè yo, youn nan pi lajman itilize se filtè vag acoustic sifas la (SAWF).
2.4 Filtè acoustic sifas GHz (SAW) sou gòch la; ti SAW duplexer sou bò dwat la
(2) Aplikasyon optik
Anplis de efè piezoelectric, efè foto-elektrik nan kristal niobat ityòm se trè rich, pami ki efè elektwo-optik la ak efè optik ki pa lineyè gen pèfòmans eksepsyonèl epi yo tou ki pi lajman itilize.
Anplis, kristal niobat ityòm ka prepare bon jan kalite gid ond optik atravè echanj pwoton oswa difizyon Titàn., epi li ka prepare tou kristal polarize detanzantan atravè envèrsyon polarizasyon.
Se poutèt sa, li te lajman itilize nan modulateur elektwo-optik, modulateur faz, switch optik entegre, elektwo-optik Q-switch, elektwo-optik devyasyon, detèktè wo-vòltaj, deteksyon vag, osilateur parametrik optik, ak supèrlatik ferroelectric.
An plis, aplikasyon ki baze sou kristal niobat ityòm tankou kwen birefringent, optik olografik, detektè piroelektrik enfrawouj, epi yo te rapòte tou lazè gid ond èrbyòm-dope.
Lityòm Niobate elektwo-optik modulator
(3) Superlattis Dielectric
Nan 1962, Armstrong et al.. premye pwopoze konsèp nan Quasi-Phase-Match (QPM, Quasi-Faz-Match), ki itilize vektè lasi envèse ki bay superlattice a pou konpanse dezakò faz nan pwosesis parametrik optik la..
Direksyon polarizasyon ferroelectric la detèmine siy polarizabilite ki pa lineyè χ2. Ka estrikti nan domèn ferroelectric ak direksyon opoze polarizasyon peryodik dwe prepare nan ferroelectric la reyalize teknoloji a matche kazi-faz., ki gen ladan niobat ityòm ak tantalat ityòm, Potasyòm titanil fosfat ak lòt kristal yo ka prepare detanzantan kristal polarize, pami yo, kristal niobat ityòm se materyèl ki pi bonè ak pi lajman itilize nan preparasyon ak aplikasyon teknoloji sa a..
Aplikasyon inisyal la detanzantan polarize kristal niobat ityòm sitou konsidere kòm yo dwe aplike nan konvèsyon frekans lazè.. Nan 2014, Jin et al. fèt yon chip fotonik entegre superlattice optik ki baze sou yon chemen optik gid ond niobat ityòm reconfigurable., ak reyalize jenerasyon efikas nan foton konplitché ak gwo vitès elektwo-optik modulasyon sou chip la pou premye fwa..
Li ka di ke pwopozisyon an ak devlopman nan teyori dielectric superlattice te pouse aplikasyon an nan niobat ityòm ak lòt kristal ferroelectric nan yon nivo nouvo.. Li gen kandida aplikasyon enpòtan nan lazè tout eta solid, peny frekans optik, lazè batman konpresyon, fòm travès, ak sous limyè konplitché nan kominikasyon pwopòsyon.
Prospect nan Lityòm Niobate Crystal
(1) Aplikasyon acoustic
Rezo kominikasyon mobil senkyèm jenerasyon aktyèl la (5G) deplwaman gen ladan gwoup la frekans sub-6G nan 3 ~ 5 GHz ak gwoup la frekans vag milimèt pi wo a 24 GHz. Ogmantasyon nan frekans kominikasyon pa sèlman mande pou pwopriyete yo piezoelectric nan materyèl cristalline ka satisfè, men tou, mande pou wafers mens ak pi piti espas elektwòd entèdijital, ak pwosesis fabrikasyon aparèy yo anpil defye.
Se poutèt sa, nan epòk la 4G ak anvan, filtè yo acoustic sifas lajman ki itilize nan kristal niobat ityòm ak kristal tantalat ityòm ap fè fas a konpetisyon an nan aparèy vag en acoustic. (BAW) ak resonators acoustic kavite fim mens (FBAR) nan epòk 5G la. .
Lityòm niobate kristal yo te fè pwogrè rapid nan pi wo filtè frekans yo, ak materyèl ak teknik fabwikasyon aparèy toujou montre gwo potansyèl. Avèk devlopman nan ityòm niobat yon sèl kristal materyèl fim mens ak nouvo teknoloji aparèy acoustic, kòm youn nan aparèy debaz yo nan fiti kominikasyon 5G, filtè RF front-end ki baze sou kristal niobat ityòm gen kandida aplikasyon enpòtan.
(2) Aplikasyon pou kominikasyon optik
Modilatè optik yo se eleman kle nan rezo kominikasyon optik gwo vitès. Kondisyon yo nan lavni pou ityòm niobat modulateur elektwo-optik gen ladan pi gwo pousantaj modulasyon, miniaturizasyon ak entegrasyon.
Kounye a, Lityòm niobat elektwo-optik modulateur yo itilize nan aplikasyon komèsyal yo se sitou 40/100 Gbps, ak pi gwo pousantaj ityòm niobat modulateur yo te devlope. Pa egzanp, nan 2017, Fujitsu lage yon 600 Gbps ityòm niobat elektwo-optik modulator. Kounye a, 400 Gbps ak 600 Pwodwi Gbps yo piti piti antre nan mache a.
Teknoloji kominikasyon optik se yon pati enpòtan nan konstriksyon rezo kominikasyon mobil senkyèm jenerasyon an, ak ityòm niobat elektwo-optik modulator la, kòm aparèy debaz la, pral tou inogire nan pi gwo devlopman.
(3) Fotonik entegre chip
Foton yo te lajman itilize nan kominikasyon gwo kapasite, depo optik, transmisyon enfòmasyon, pwosesis enfòmasyon, deteksyon ak lòt jaden. Tankou devlopman nan elektwonik soti nan eleman disrè nan sikui entegre, kondisyon yo pou miniaturization, entegrasyon, ba konsomasyon pouvwa, modularizasyon, entèlijans ak segondè fyab nan aparèy fotonik yo ap vin pi wo ak pi wo. Ranplase optik disrè.
Devlopman chips fotonik entegre nan etap bonè te sitou kondwi pa demann pou kominikasyon optik, ak rechèch yo te fèt alantou fotonik ki baze sou Silisyòm ak entegrasyon ki baze sou fosfid endyòm.
Silisyòm ki baze sou fotonik entegre chips yo te devlope rapidman akòz gwo materyèl semi-conducteurs ki gen matirite ak sistèm teknoloji pwosesis., men teknoloji preparasyon lazè ki baze sou Silisyòm te toujou yon enpèfeksyon, ak kounye a depann sou entegrasyon melanje ak fosfid endyòm; Gen kèk chips fotonik entegre fosfid endyòm yo te komèsyalize, ak pèfòmans yo pi bon pase Silisyòm ki baze sou fotonik entegre chips, men yo manke yon platfòm pwosesis jeneral tankou Silisyòm, ak teknoloji pwosesis la se konplèks ak chè.
Rechèch fotonik entegre ki baze sou niobat ityòm, ki kondwi pa demann pou kominikasyon optik, sitou konsantre sou modulateur limyè entèferans Mach-Zehnder, modulateur faz, ak switch optik entegre.
Anplis demann pou fotonik entegre nan jaden an nan kominikasyon optik, demann nan lavni pou fotonik ki baze sou pwosesis enfòmasyon pwopòsyon optik, enfòmatik optik, biosensing, deteksyon imaj, pwosesis siyal, depo, 3D ekspozisyon, elatriye. Konplo entegrasyon ibrid la difisil pou aplike.
Soti nan pèspektiv nan devlopman yon sèl teknoloji, prèske tout konpozan fotonik yo te reyalize ki baze sou kristal niobat ityòm, ki gen ladan:
- Mode-bloke lazè, Q-chanje lazè ak anplifikatè optik reyalize pa dopaj latè ra;
- Gid ond optik reyalize pa difizyon Titàn ak echanj pwoton, osi byen ke switch optik entegre, kwazman optik, kouple optik, ak deteksyon sèl-foton;
- Entansite, faz ak modulasyon polarizasyon, deteksyon vag ak seleksyon batman optik, elatriye., reyalize pa efè elektwo-optik;
- Konvèsyon frekans optik ak jenerasyon foton pwopòsyon konplitché reyalize pa efè optik ki pa lineyè;
- Griyaj, depo olografik, konjigezon faz, modilatè limyè espasyal, elatriye. reyalize pa efè fotorefraktif;
- Nouvo aparèy tankou tout-optik pòtay lojik, mwatye viper, ak peny frekans devlope soti nan kristal fotonik ityòm niobat ak mikrokavite optik niobat ityòm.;
- Konvèsyon mityèl la ak deteksyon fòs, chalè, limyè ak lòt siyal yo reyalize nan efè piezoelectric, efè piroelektrik, ak efè fotoelastik.
Nan sistèm nan materyèl optoelectronic devlope kounye a, li se ra yo devlope anpil eleman debaz optik, aparèy fotonik ak aparèy optoelektwonik ki baze sou menm materyèl lame a. Sa a tou fè moun plen ak atant ke kristal niobat ityòm pral jwe yon wòl pi enpòtan nan devlopman chips fotonik entegre nan tan kap vini an..
Ultra-sifas mikwo-nano estrikti prepare pa kristal niobat ityòm (Sous: Nankai Inivèsite)
Lityòm niobat kristal entegre yon varyete de pwopriyete optoelektwonik epi yo ka satisfè kondisyon pèfòmans pratik., ki trè ra nan materyèl optoelektwonik. Avèk devlopman ak amelyorasyon nan teknoloji debaz tankou teyori a, preparasyon ak aplikasyon nan ityòm niobat kristal entegre chips fotonik, ityòm niobat kristal te vin tounen yon “Silisyòm optik” materyèl nan epòk fotonik la, bay yon fondasyon estratejik pou devlopman fotonik entegre.
Si ou bezwen nenpòt kesyon ki gen rapò ak koupe kristal optik, tanpri kite yon mesaj, reponn imedyatman apre ou fin resevwa mesaj la.
