ЛНО

І навпаки, літієві ніобатні тонкі плівки (вафлі LNOI) пропонують значний контраст показника заломлення, що дозволяє хвилеподібам мати радіуси лише десятків мікронів та перехрестя субмікронів. Це дозволяє проводити інтеграцію фотонів високої щільності та сильне ув'язнення світла, що посилює взаємодію між світлом і речовиною.

Вафри LNOI можна готувати за допомогою різних методик, включаючи імпульсне лазерне осадження, геле-гелеві методи, розпилення магнетрону РФ та хімічне осадження пари. Однак LNOI, що виробляється з цих методик, часто демонструє полікристалічну структуру, що призводить до збільшення втрати передачі світла. Крім того, існує значний розрив між фізичними властивостями фільму та власними монокристальними LN, що негативно впливає на продуктивність фотонних пристроїв.

Оптимальний метод підготовки вафель LNOI передбачає комбінацію таких процесів, як іонна імплантація, пряме скріплення та тепловий відпал, які фізично відшаровуються з плівки LN від об'ємного матеріалу LN і переносять його на підкладку. Методи шліфування та полірування також можуть дати високоякісну LNOI. Цей підхід мінімізує пошкодження кристалічної решітки LN під час іонної імплантації та підтримує якість кристалів, за умови, що суворий контроль здійснюється над рівномірністю товщини плівки. LNOI Wafers не тільки зберігають основні властивості, такі як електрооптичні, акустооптичні та нелінійні оптичні характеристики, але й підтримують одноразову структуру, що сприятливо для досягнення низьких оптичних втрат передачі.

Оптичні хвилеводи - це основні пристрої в інтегрованій фотоніці, і для їх підготовки існують різні методи. Хвилеводи на вафлях LNOI можуть бути встановлені за допомогою традиційних методик, таких як протонний обмін. Оскільки LN є хімічно інертним, щоб уникнути травлення, легко травлене матеріали можуть бути осаджені на LNOI для створення хвилеводів завантаження смужок. Матеріали, придатні для завантаження смужок, включають TiO2, Sio2, Sinx, TA2O5, Chalcogenide Glass та Silicon. Оптичний хвилевод LNOI, створений за допомогою методу хімічного механічного полірування, досяг втрати розповсюдження 0,027 дБ/см; Однак його неглибока хвилеводна бокова стіна ускладнює реалізацію хвилеводів з невеликими радіусами згинання. Важкий хвилевод LNOI, підготовлений за допомогою методу травлення в плазмі, досяг втрати передачі всього 0,027 дБ/см. Це являє собою значну віху, що вказує на те, що можна реалізувати масштабну інтеграцію фотонів та обробку однофотонного рівня. На додаток до оптичних хвилеводів, на LNOI розроблено численні високоефективні фотонні пристрої, включаючи резонатори мікро-кільця/мікро-диска, кінцеві та решітки та фотонні кристали. Також були успішно створені різноманітні функціональні фотонні пристрої. Використання виняткових електрооптичних та нелінійних оптичних ефектів кристалів літію ніобату (LN) дозволяє здійснювати високу пропускну здатність оптоелектронної модуляції, ефективну нелінійну конверсію та електроенергічно керовану генерацію оптичних частот, серед інших фотонічних функціональних можливостей. LN також демонструє акустоооптичний ефект. Акусто-оптичний модулятор Mach-Zehnder, підготовлений на LNOI, використовує оптимеханічні взаємодії у суспендованій літієвій ніобатній плівці для перетворення мікрохвильового сигналу з частотою 4,5 ГГц у світло на довжині хвилі 1500 нм, полегшуючи ефективне перетворення мікрохвильового дооптичного сигналу.

Крім того, акустоооптичний модулятор, виготовлений на плівці LN над сапфіровим підкладкою, дозволяє уникнути необхідності структури суспензії через високу швидкість звуку сапфіру, що також допомагає зменшити витік акустичної хвилі. Інтегрований акустоооптичний перемикач частоти, розроблений на LNOI, демонструє більш високу ефективність зсуву частоти порівняно з тими, виготовленими на плівці нітриду алюмінію. Успіхи також були досягнуті в лазерах та підсилювачах з використанням рідкісних земляних LNOI. Однак рідкісні області, що лежать в Землі, проявляють значне поглинання світла в оптичній смузі зв'язку, що перешкоджає масштабній фотонній інтеграції. Дослідження місцевих рідкісних земельних допінів на LNOI може запропонувати рішення цього питання. Аморфний кремнію може бути осаджений на LNOI для створення фотодетекторів. Отримані металопровідникові та металеві фотодетектори демонструють чутливість 22-37 мА/Вт по довжині хвиль 635-850 нм. Одночасно гетерогенно інтегруючи напівпровідникові лазери та детектори III-V на LNOI, представляє ще одне життєздатне рішення для розробки лазерів та детекторів цього матеріалу. Однак процес підготовки є складним та дорогим, що вимагає покращення для зменшення витрат та підвищення рівня успішності.