3 니오브산리튬 결정을 이해하는 시간(2)
리튬 니오베이트 결정의 주요 응용
(1) 압전 응용
리튬 니오브산 결정은 퀴리 온도가 높습니다., 압전 효과의 작은 온도 계수, 높은 전기 기계 결합 계수, 낮은 유전 손실, 결정의 안정된 물리화학적 성질, 좋은 처리 성능, 대형 및 고품질 결정의 제조가 용이함. 우수한 압전 크리스탈 소재입니다..
일반적으로 사용되는 압전 수정 석영과 비교하여, 리튬 니오베이트 결정은 높은 음속을 가지고 있습니다., 고주파 장치를 준비할 수 있는.
그러므로, 공진기에 리튬 니오베이트 결정을 사용할 수 있습니다., 변환기, 지연 라인, 필터, 등., 이동통신 등의 민간 분야에서, 위성 통신, 디지털 신호 처리, 텔레비전, 방송, 레이더, 원격 감지 및 원격 측정, 전자적 대응책 뿐만 아니라, 퓨즈, 지도 및 기타 군사 분야, 가장 널리 사용되는 것 중 하나는 표면 탄성파 필터입니다. (SAWF).
2.4 GHz 표면 음향 필터 (봤다) 왼쪽에; 오른쪽의 작은 SAW 듀플렉서
(2) 광학 애플리케이션
압전효과 뿐만 아니라, 리튬 니오베이트 결정의 광전 효과는 매우 풍부합니다., 그 중 전기 광학 효과와 비선형 광학 효과가 뛰어난 성능을 가지고 있으며 가장 널리 사용됩니다.
그 위에, 리튬 니오베이트 결정은 양성자 교환 또는 티타늄 확산을 통해 고품질 광 도파관을 제조할 수 있습니다., 또한 편광 반전을 통해 주기적으로 편광된 결정을 제조할 수 있습니다..
그러므로, 그것은 전기 광학 변조기에 널리 사용되었습니다., 위상 변조기, 통합 광 스위치, 전기 광학 Q 스위치, 전기 광학 편향, 고전압 센서, 파면 감지, 광학 매개변수 발진기, 강유전성 초격자.
게다가, 복굴절 쐐기와 같은 리튬 니오베이트 결정을 기반으로 한 응용, 홀로그램 광학, 적외선 초전 감지기, 에르븀 도파관 레이저도 보고되었습니다..
리튬 니오베이트 전기 광학 변조기
(3) 유전체 초격자
~ 안에 1962, Armstrong et al.. Quasi-Phase-Match의 개념을 처음 제안했습니다. (QPM, 준위상 매치), 광학 매개변수 프로세스에서 위상 불일치를 보상하기 위해 초격자가 제공하는 역 격자 벡터를 사용합니다..
강유전체의 분극 방향은 비선형 분극도 χ2의 부호를 결정합니다.. 주기 분극 방향이 반대인 강유전체 도메인 구조는 유사 위상 정합 기술을 구현하기 위해 강유전체에 준비될 수 있습니다., 니오브산리튬 및 탄탈산리튬 포함, 칼륨 티타닐 포스페이트 및 기타 결정은 주기적으로 편광된 결정을 제조할 수 있습니다., 그들 중, 리튬 니오베이트 결정은 이 기술의 준비 및 적용에서 가장 오래되고 가장 널리 사용되는 재료입니다..
주기적으로 분극된 리튬 니오베이트 결정의 초기 적용은 주로 레이저 주파수 변환에 적용되는 것으로 간주됩니다.. ~ 안에 2014, 진 외. 재구성 가능한 리튬 니오베이트 도파관 광학 경로를 기반으로 한 광학 초격자 통합 광자 칩 설계, 칩에 얽힌 광자의 효율적인 생성과 고속 전기광학 변조를 최초로 구현.
유전체 초격자 이론의 제안과 발전은 니오브산리튬 및 기타 강유전성 결정의 응용을 새로운 수준으로 끌어 올렸다고 말할 수 있습니다.. 전고체 레이저에서 중요한 응용 가능성이 있습니다., 광 주파수 빗, 레이저 펄스 압축, 빔 성형, 양자 통신의 얽힌 광원.
리튬 니오베이트 결정의 전망
(1) 음향 응용
현재의 5세대 이동통신망 (5G) 배포에는 3~5GHz의 sub-6G 주파수 대역과 위의 밀리미터파 주파수 대역이 포함됩니다. 24 GHz. 통신 주파수의 증가는 결정질 재료의 압전 특성을 만족할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 그러나 더 얇은 웨이퍼와 더 작은 interdigital 전극 간격이 필요합니다., 그리고 장치의 제조 과정은 크게 도전.
그러므로, 4G 시대와 그 이전, 리튬 니오베이트 결정 및 리튬 탄탈레이트 결정에 널리 사용되는 표면 음향 필터는 벌크 탄성파 장치의 경쟁에 직면하고 있습니다. (바우) 및 박막 공동 음향 공진기 (FBAR) 5G 시대에. .
리튬 니오베이트 결정은 고주파 필터에서 급속한 발전을 이루었습니다., 재료 및 장치 제조 기술은 여전히 큰 잠재력을 보여줍니다. 니오브산리튬 단결정 박막소재 개발 및 음향소자 신기술 개발로, 미래 5G 통신의 핵심 기기 중 하나로, 리튬 니오베이트 결정을 기반으로 하는 프론트 엔드 RF 필터는 중요한 응용 전망을 가지고 있습니다..
(2) 광통신 애플리케이션
광변조기는 고속 광통신 네트워크의 핵심 구성 요소입니다.. 리튬 니오베이트 전기 광학 변조기에 대한 향후 요구 사항에는 더 높은 변조 속도가 포함됩니다., 소형화 및 통합.
현재, 상업용 응용 분야에서 사용되는 리튬 니오베이트 전기 광학 변조기는 주로 40/100 Gbps, 더 높은 속도의 리튬 니오베이트 변조기가 개발되었습니다.. 예를 들어, ~에 2017, 후지쯔가 출시한 600 Gbps 리튬 니오베이트 전기 광학 변조기. 현재, 400 Gbps 및 600 Gbps 제품이 점차 시장에 진입하고 있습니다..
광통신 기술은 5세대 이동통신망 구축의 중요한 부분입니다., 및 리튬 니오베이트 전기 광학 변조기, 핵심 장치로, 또한 더 큰 발전을 이끌 것입니다.
(3) 광자 통합 칩
광자는 고용량 통신에 널리 사용되었습니다., 광 스토리지, 정보 전달, 정보 처리, 탐지 및 기타 분야. 개별 부품에서 집적 회로까지 전자 제품의 발전과 마찬가지로, 소형화 요구 사항, 완성, 저전력 소비, 모듈화, 포토닉스 장치의 지능 및 높은 신뢰성은 점점 더 높아지고 있습니다.. 개별 광학 장치를 대체합니다..
초창기 집적 포토닉스 칩의 개발은 주로 광통신에 대한 수요에 의해 주도되었습니다., 실리콘 기반 포토닉스 및 인듐 인화물 기반 통합에 대한 연구가 수행되었습니다..
실리콘 기반 포토닉스 집적 칩은 거대하고 성숙한 반도체 재료와 공정 기술 시스템으로 인해 빠르게 발전했습니다., 그러나 실리콘 기반 레이저 준비 기술은 항상 단점이었습니다., 현재 인듐 인화물과의 혼합 통합에 의존; 일부 인화인듐 집적 포토닉 칩이 상용화되었습니다., 그리고 그들의 성능은 실리콘 기반 포토닉스 통합 칩보다 우수합니다., 그러나 그들은 실리콘과 같은 일반적인 프로세스 플랫폼이 부족합니다., 공정 기술이 복잡하고 비용이 많이 듭니다..
니오브산리튬 기반 통합 포토닉스 연구, 광통신에 대한 수요에 의해 주도되는, 주로 Mach-Zehnder 간섭 광 변조기에 중점을 둡니다., 위상 변조기, 및 통합 광 스위치.
광통신 분야의 통합포토닉스 수요와 더불어, 포토닉스 기반 광양자 정보 처리에 대한 미래 수요, 광 컴퓨팅, 바이오 센싱, 이미징 감지, 신호 처리, 저장, 3D 디스플레이, 등. 하이브리드 통합 방식은 적용하기 어렵습니다..
단일 기술 개발의 관점에서, 거의 모든 광자 구성 요소는 리튬 니오베이트 결정을 기반으로 실현되었습니다., 포함:
- 모드 잠금 레이저, 희토류 도핑으로 구현된 Q-스위치 레이저 및 광 증폭기;
- 티타늄 확산 및 양성자 교환으로 구현된 광 도파관, 뿐만 아니라 통합 광 스위치, 광학 크로스오버, 광학 커플 링, 단일 광자 감지;
- 강함, 위상 및 편광 변조, 파면 감지 및 광 펄스 선택, 등., 전기 광학 효과로 실현;
- 비선형 광학 효과로 구현된 광 주파수 변환 및 양자 얽힌 광자 생성;
- 격자, 홀로그램 스토리지, 위상 접합자, 공간 광 변조기, 등. 광굴절 효과로 실현;
- 전광 논리 게이트와 같은 새로운 장치, 반가산기, 니오브산리튬 광결정과 니오브산리튬 광학 미세공동으로 개발된 주파수 빗;
- 힘의 상호 변환 및 감지, 열, 압전 효과를 통해 빛 및 기타 신호를 구현합니다., 초전 효과, 광탄성 효과.
현재 개발 중인 광전자 재료 시스템에서, 이렇게 많은 기본 광학 부품을 개발하는 것은 드뭅니다., 동일한 호스트 재료를 기반으로 하는 광자 소자 및 광전자 소자. 이는 또한 리튬 니오베이트 결정이 향후 통합 포토닉스 칩 개발에서 더 중요한 역할을 할 것이라는 기대로 가득 차 있습니다..
리튬 니오베이트 결정으로 제조된 초표면 마이크로 나노 구조 (원천: 난카이 대학)
리튬 니오베이트 결정은 다양한 광전자 특성을 통합하고 실제 성능 요구 사항을 충족할 수 있습니다., 광전자 재료에서 매우 드문. 이론 등의 핵심기술 개발 및 개선으로, 리튬 니오베이트 결정 통합 포토닉스 칩의 준비 및 적용, 리튬 니오베이트 결정은 “광학 실리콘” 광자 시대의 재료, 통합 포토닉스 개발을 위한 전략적 기반 제공.
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