থিন-ফিল্ম লিথিয়াম ট্যান্টালেট (LTOI) উপাদান ইন্টিগ্রেটেড অপটিক্স ক্ষেত্রে একটি উল্লেখযোগ্য নতুন শক্তি হিসাবে উঠছে। সাংহাই ইনস্টিটিউট অফ মাইক্রোসিস্টেম অ্যান্ড ইনফরমেশন টেকনোলজির প্রফেসর জিন ওউ দ্বারা প্রদত্ত উচ্চ-মানের LTOI ওয়েফার এবং EPFL-এ প্রফেসর কিপেনবার্গের গ্রুপ দ্বারা উন্নত মানের ওয়েভগাইড এচিং প্রক্রিয়া সহ এই বছর, LTOI মডুলেটরগুলির উপর বেশ কয়েকটি উচ্চ-স্তরের কাজ প্রকাশিত হয়েছে। , সুইজারল্যান্ড। তাদের সহযোগিতামূলক প্রচেষ্টা চিত্তাকর্ষক ফলাফল প্রদর্শন করেছে। অতিরিক্তভাবে, অধ্যাপক লিউ লিউয়ের নেতৃত্বে ঝেজিয়াং বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষণা দল এবং অধ্যাপক লোনকারের নেতৃত্বে হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষণা দলগুলিও উচ্চ-গতি, উচ্চ-স্থিতিশীলতা LTOI মডুলেটর সম্পর্কে রিপোর্ট করেছে।
থিন-ফিল্ম লিথিয়াম niobate (LNOI) এর ঘনিষ্ঠ আত্মীয় হিসাবে, LTOI উচ্চ-গতির মড্যুলেশন এবং লিথিয়াম niobate-এর কম-ক্ষতির বৈশিষ্ট্যগুলিকে ধরে রাখে এবং কম খরচে, কম বিরফ্রিঞ্জেন্স এবং কম ফোটোরিফ্রেক্টিভ প্রভাবের মতো সুবিধা প্রদান করে। দুটি উপকরণের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলির একটি তুলনা নীচে উপস্থাপন করা হয়েছে।
◆ লিথিয়াম ট্যানটালেট (LTOI) এবং লিথিয়াম নিওবেট (LNOI) এর মধ্যে মিল
①প্রতিসরণ সূচক:2.12 বনাম 2.21
এটি বোঝায় যে একক-মোড ওয়েভগাইডের মাত্রা, বাঁকানো ব্যাসার্ধ এবং উভয় উপাদানের উপর ভিত্তি করে সাধারণ প্যাসিভ ডিভাইসের আকারগুলি খুব একই রকম এবং তাদের ফাইবার কাপলিং কার্যকারিতাও তুলনামূলক। ভাল ওয়েভগাইড এচিং সহ, উভয় উপকরণ একটি সন্নিবেশ ক্ষতি অর্জন করতে পারে<0.1 dB/সেমি। EPFL 5.6 dB/m একটি ওয়েভগাইড ক্ষতির রিপোর্ট করেছে৷
②ইলেক্ট্রো-অপটিক সহগ:30.5 pm/V বনাম 30.9 pm/V
মড্যুলেশন দক্ষতা উভয় উপকরণের জন্য তুলনীয়, পকেলস প্রভাবের উপর ভিত্তি করে মডুলেশন সহ, উচ্চ ব্যান্ডউইথের জন্য অনুমতি দেয়। বর্তমানে, এলটিওআই মডুলেটররা 110 গিগাহার্জের বেশি ব্যান্ডউইথ সহ 400G প্রতি লেন কর্মক্ষমতা অর্জন করতে সক্ষম।
③ব্যান্ডগ্যাপ:3.93 eV বনাম 3.78 eV
উভয় উপাদানেরই একটি বিস্তৃত স্বচ্ছ উইন্ডো রয়েছে, যা দৃশ্যমান থেকে ইনফ্রারেড তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে সমর্থন করে, যোগাযোগ ব্যান্ডগুলিতে কোনও শোষণ নেই।
④সেকেন্ড-অর্ডার ননলাইনার কোফিসিয়েন্ট (d33):21 pm/V বনাম 27 pm/V
দ্বিতীয় হারমোনিক জেনারেশন (SHG), ডিফারেন্স-ফ্রিকোয়েন্সি জেনারেশন (DFG), বা যোগ-ফ্রিকোয়েন্সি জেনারেশন (SFG) এর মতো ননলাইনার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহার করা হলে, দুটি উপকরণের রূপান্তর দক্ষতা বেশ একই রকম হওয়া উচিত।
◆ LTOI বনাম LNOI-এর খরচের সুবিধা
①কম ওয়েফার প্রস্তুতি খরচ
লেয়ার সেপারেশনের জন্য LNOI-এর He ion ইমপ্লান্টেশন প্রয়োজন, যার আয়নকরণের দক্ষতা কম। বিপরীতে, LTOI বিচ্ছেদের জন্য H আয়ন ইমপ্লান্টেশন ব্যবহার করে, SOI এর মতো, যার ডিলামিনেশন দক্ষতা LNOI থেকে 10 গুণ বেশি। এর ফলে 6-ইঞ্চি ওয়েফারের মূল্যের একটি উল্লেখযোগ্য পার্থক্য: $300 বনাম $2000, একটি 85% খরচ হ্রাস।
②ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স বাজারে শাব্দ ফিল্টারের জন্য এটি ইতিমধ্যে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়(750,000 ইউনিট বার্ষিক, Samsung, Apple, Sony, ইত্যাদি দ্বারা ব্যবহৃত)।
◆ LTOI বনাম LNOI-এর পারফরম্যান্সের সুবিধা
①উপাদানের কম ত্রুটি, দুর্বল ফটোরিফ্র্যাক্টিভ প্রভাব, আরও স্থায়িত্ব
প্রাথমিকভাবে, LNOI মডুলেটররা প্রায়শই ওয়েভগাইড ইন্টারফেসে ত্রুটির কারণে সৃষ্ট চার্জ সঞ্চয়ের কারণে বায়াস পয়েন্ট ড্রিফট প্রদর্শন করে। যদি চিকিত্সা না করা হয় তবে এই ডিভাইসগুলি স্থিতিশীল হতে এক দিন পর্যন্ত সময় লাগতে পারে। যাইহোক, এই সমস্যাটির সমাধান করার জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি তৈরি করা হয়েছিল, যেমন মেটাল অক্সাইড ক্ল্যাডিং, সাবস্ট্রেট পোলারাইজেশন এবং অ্যানিলিং ব্যবহার করা, এই সমস্যাটিকে এখন অনেকাংশে পরিচালনাযোগ্য করে তুলেছে।
বিপরীতে, LTOI-এর কম উপাদান ত্রুটি রয়েছে, যা উল্লেখযোগ্যভাবে প্রবাহিত ঘটনাকে হ্রাস করে। এমনকি অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণ ছাড়া, এর অপারেটিং পয়েন্ট তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল থাকে। ইপিএফএল, হার্ভার্ড এবং ঝেজিয়াং ইউনিভার্সিটির দ্বারা অনুরূপ ফলাফল রিপোর্ট করা হয়েছে। যাইহোক, তুলনা প্রায়ই চিকিত্সা না করা LNOI মডুলেটর ব্যবহার করে, যা সম্পূর্ণ ন্যায্য নাও হতে পারে; প্রক্রিয়াকরণের সাথে, উভয় উপকরণের কর্মক্ষমতা সম্ভবত একই রকম। প্রধান পার্থক্য হল LTOI-তে কম অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণ পদক্ষেপের প্রয়োজন।
②লোয়ার বিয়ারফ্রিংজেন্স: 0.004 বনাম 0.07
লিথিয়াম নিওবেট (LNOI) এর উচ্চ বিয়ারফ্রিংজেন্স অনেক সময় চ্যালেঞ্জিং হতে পারে, বিশেষ করে যেহেতু ওয়েভগাইড বাঁক মোড কাপলিং এবং মোড হাইব্রিডাইজেশনের কারণ হতে পারে। পাতলা LNOI-তে, ওয়েভগাইডের একটি বাঁক আংশিকভাবে TE আলোকে TM আলোতে রূপান্তর করতে পারে, ফিল্টারের মতো নির্দিষ্ট প্যাসিভ ডিভাইসের তৈরিকে জটিল করে তোলে।
LTOI-এর সাথে, নিম্ন বীরফ্রিংজেন্স এই সমস্যাটিকে দূর করে, সম্ভাব্যভাবে উচ্চ-পারফরম্যান্স প্যাসিভ ডিভাইসগুলি বিকাশ করা সহজ করে তোলে। EPFL উল্লেখযোগ্য ফলাফলেরও রিপোর্ট করেছে, LTOI-এর কম বায়ারফ্রিংজেন্স এবং মোড-ক্রসিং-এর অনুপস্থিতির সাহায্যে আল্ট্রা-ওয়াইড-স্পেকট্রাম ইলেক্ট্রো-অপ্টিক ফ্রিকোয়েন্সি কম্ব জেনারেশন এবং বিস্তৃত বর্ণালী পরিসর জুড়ে সমতল বিচ্ছুরণ নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে। এর ফলে 2000 টিরও বেশি চিরুনি লাইন সহ একটি চিত্তাকর্ষক 450 এনএম কম্ব ব্যান্ডউইথ হয়েছে, যা লিথিয়াম নিওবেট দিয়ে অর্জন করা যেতে পারে তার চেয়ে কয়েকগুণ বড়। কের অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বের তুলনায়, ইলেক্ট্রো-অপ্টিক কম্বগুলি থ্রেশহোল্ড-মুক্ত এবং আরও স্থিতিশীল হওয়ার সুবিধা দেয়, যদিও তাদের একটি উচ্চ-শক্তি মাইক্রোওয়েভ ইনপুট প্রয়োজন।
③উচ্চতর অপটিক্যাল ড্যামেজ থ্রেশহোল্ড
LTOI-এর অপটিক্যাল ড্যামেজ থ্রেশহোল্ড LNOI-এর চেয়ে দ্বিগুণ, ননলাইনার অ্যাপ্লিকেশানগুলিতে (এবং সম্ভাব্য ভবিষ্যতের কোহেরেন্ট পারফেক্ট অ্যাবসর্পশন (CPO) অ্যাপ্লিকেশানগুলি) একটি সুবিধা প্রদান করে। বর্তমান অপটিক্যাল মডিউল পাওয়ার লেভেল লিথিয়াম নিওবেটের ক্ষতি করার সম্ভাবনা কম।
④কম রমন প্রভাব
এটি অরৈখিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির সাথেও সম্পর্কিত। লিথিয়াম নিওবেটের একটি শক্তিশালী রমন প্রভাব রয়েছে, যা কের অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্ব অ্যাপ্লিকেশনে অবাঞ্ছিত রমন আলো তৈরি করতে পারে এবং প্রতিযোগিতা অর্জন করতে পারে, এক্স-কাট লিথিয়াম নাইওবেট অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বগুলি সোলিটন অবস্থায় পৌঁছাতে বাধা দেয়। LTOI-এর সাহায্যে, রমন প্রভাবকে ক্রিস্টাল ওরিয়েন্টেশন ডিজাইনের মাধ্যমে দমন করা যেতে পারে, যার ফলে x-cut LTOI সলিটন অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্ব জেনারেশন অর্জন করতে পারে। এটি উচ্চ-গতির মডুলেটরগুলির সাথে সোলিটন অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বের একচেটিয়া সংহতকরণকে সক্ষম করে, এমন একটি কৃতিত্ব যা LNOI এর সাথে অর্জন করা যায় না।
◆ কেন থিন-ফিল্ম লিথিয়াম ট্যানটালেট (LTOI) এর আগে উল্লেখ করা হয়নি?
লিথিয়াম ট্যান্টালেটের লিথিয়াম নাইওবেটের (610°C বনাম 1157°C) থেকে কম কিউরি তাপমাত্রা রয়েছে। Heterointegration প্রযুক্তির (XOI) বিকাশের আগে, লিথিয়াম নিওবেট মডুলেটরগুলি টাইটানিয়াম ডিফিউশন ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল, যার জন্য 1000 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের উপরে অ্যানিলিং প্রয়োজন, LTOI অনুপযুক্ত করে তোলে। যাইহোক, মডুলেটর গঠনের জন্য ইনসুলেটর সাবস্ট্রেট এবং ওয়েভগাইড এচিং ব্যবহার করার দিকে আজকের পরিবর্তনের সাথে, একটি 610 ডিগ্রি সেলসিয়াস কুরি তাপমাত্রা যথেষ্ট থেকে বেশি।
◆ থিন-ফিল্ম লিথিয়াম ট্যানটালেট (LTOI) কি থিন-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট (TFLN) প্রতিস্থাপন করবে?
বর্তমান গবেষণার উপর ভিত্তি করে, LTOI প্যাসিভ পারফরম্যান্স, স্থিতিশীলতা এবং বৃহৎ আকারের উৎপাদন খরচে সুবিধা প্রদান করে, কোনো আপাত ত্রুটি নেই। যাইহোক, LTOI মডুলেশন কর্মক্ষমতা লিথিয়াম niobate অতিক্রম করে না, এবং LNOI এর সাথে স্থিতিশীলতার সমস্যাগুলির সমাধান জানা আছে। যোগাযোগ ডিআর মডিউলগুলির জন্য, প্যাসিভ উপাদানগুলির জন্য ন্যূনতম চাহিদা রয়েছে (এবং প্রয়োজনে সিলিকন নাইট্রাইড ব্যবহার করা যেতে পারে)। অতিরিক্তভাবে, ওয়েফার-লেভেল এচিং প্রক্রিয়া, হেটেরোইনটিগ্রেশন কৌশল এবং নির্ভরযোগ্যতা পরীক্ষা (লিথিয়াম নিওবেট এচিং এর অসুবিধা ওয়েফার-লেভেল এচিং না করে উচ্চ-ফলনশীল ওয়েফার-লেভেল এচিং অর্জনের জন্য) পুনঃপ্রতিষ্ঠার জন্য নতুন বিনিয়োগের প্রয়োজন। অতএব, লিথিয়াম নিওবেটের প্রতিষ্ঠিত অবস্থানের সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করার জন্য, LTOI-কে আরও সুবিধাগুলি উন্মোচন করতে হতে পারে। একাডেমিকভাবে, তবে, LTOI সমন্বিত অন-চিপ সিস্টেমগুলির জন্য উল্লেখযোগ্য গবেষণা সম্ভাবনা প্রদান করে, যেমন অক্টেভ-স্প্যানিং ইলেক্ট্রো-অপ্টিক কম্বস, PPLT, সলিটন এবং AWG তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভাগ ডিভাইস এবং অ্যারে মডুলেটর।
পোস্টের সময়: নভেম্বর-০৮-২০২৪