लनोई वेफर

इसके विपरीत, लिथियम niobate पतली फिल्में (Lnoi Wafers) एक महत्वपूर्ण अपवर्तक सूचकांक विपरीत प्रदान करती हैं, जिससे वेवगाइड्स को केवल दसियों माइक्रोन और सबमीक्रॉन क्रॉस-सेक्शन के झुकने के लिए सक्षम किया जाता है। यह उच्च घनत्व फोटॉन एकीकरण और मजबूत प्रकाश कारावास के लिए अनुमति देता है, प्रकाश और पदार्थ के बीच बातचीत को बढ़ाता है।

LNOI WAFERS को विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके तैयार किया जा सकता है, जिसमें स्पंदित लेजर बयान, जेल-जेल के तरीके, RF मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग और रासायनिक वाष्प जमाव शामिल हैं। हालांकि, इन तकनीकों से उत्पादित LNOI अक्सर एक पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना को प्रदर्शित करता है, जिससे प्रकाश संचरण हानि बढ़ जाती है। इसके अतिरिक्त, फिल्म के भौतिक गुणों और एकल-क्रिस्टल एलएन के बीच काफी अंतर है, जो फोटोनिक उपकरणों के प्रदर्शन को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।

LNOI वेफर्स को तैयार करने के लिए इष्टतम विधि में आयन आरोपण, प्रत्यक्ष संबंध और थर्मल एनीलिंग जैसी प्रक्रियाओं का एक संयोजन शामिल है, जो शारीरिक रूप से एलएन फिल्म को बल्क एलएन सामग्री से छीलकर एक सब्सट्रेट में स्थानांतरित करता है। पीसने और चमकाने की तकनीक भी उच्च गुणवत्ता वाले LNOI का उत्पादन कर सकती है। यह दृष्टिकोण आयन आरोपण के दौरान एलएन क्रिस्टल जाली को नुकसान को कम करता है और क्रिस्टल की गुणवत्ता को बनाए रखता है, बशर्ते कि फिल्म मोटाई की एकरूपता पर सख्त नियंत्रण का प्रयोग किया जाता है। LNOI WAFERS न केवल इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल, ध्वन्टो-ऑप्टिक और नॉनलाइनियर ऑप्टिकल विशेषताओं जैसे आवश्यक गुणों को बनाए रखते हैं, बल्कि एक एकल क्रिस्टल संरचना भी बनाए रखते हैं, जो कम ऑप्टिकल ट्रांसमिशन लॉस को प्राप्त करने के लिए फायदेमंद है।

ऑप्टिकल वेवगाइड एकीकृत फोटोनिक्स में मौलिक उपकरण हैं, और उनकी तैयारी के लिए विभिन्न तरीके मौजूद हैं। LNOI वेफर्स पर वेवगाइड्स को पारंपरिक तकनीकों जैसे प्रोटॉन एक्सचेंज का उपयोग करके स्थापित किया जा सकता है। चूंकि एलएन रासायनिक रूप से निष्क्रिय है, नक़्क़ाशी से बचने के लिए, आसानी से etched सामग्री लोडिंग स्ट्रिप वेवगाइड्स बनाने के लिए LNOI पर जमा की जा सकती है। लोडिंग स्ट्रिप्स के लिए उपयुक्त सामग्रियों में TiO2, SiO2, SINX, TA2O5, Chalcogenide ग्लास और सिलिकॉन शामिल हैं। रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग विधि का उपयोग करके बनाए गए एक LNOI ऑप्टिकल वेवगाइड ने 0.027 db/cm का प्रसार हानि प्राप्त की है; हालांकि, इसका उथला वेवगाइड साइडवॉल छोटे झुकने वाली रेडी के साथ वेवगाइड्स की प्राप्ति को जटिल करता है। LNOI वेफर वेवगाइड, एक प्लाज्मा नक़्क़ाशी विधि का उपयोग करके तैयार किया गया, केवल 0.027 db/cm का संचरण हानि प्राप्त की। यह एक महत्वपूर्ण मील के पत्थर का प्रतिनिधित्व करता है, यह दर्शाता है कि बड़े पैमाने पर फोटॉन एकीकरण और एकल-फोटॉन-स्तरीय प्रसंस्करण का एहसास किया जा सकता है। ऑप्टिकल वेवगाइड्स के अलावा, कई उच्च-प्रदर्शन फोटोनिक उपकरणों को LNOI पर विकसित किया गया है, जिसमें माइक्रो-रिंग/माइक्रो-डिस्क रेज़ोनेटर, एंड और ग्रेटिंग कपल और फोटोनिक क्रिस्टल शामिल हैं। विभिन्न प्रकार के कार्यात्मक फोटोनिक उपकरण भी सफलतापूर्वक बनाए गए हैं। लिथियम niobate (LN) क्रिस्टल के असाधारण इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल और nonlinear ऑप्टिकल प्रभावों का लाभ उठाते हुए अन्य फोटोनिक कार्यात्मकताओं के बीच उच्च-बैंडविड्थ ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक मॉड्यूलेशन, कुशल नॉनलाइनियर रूपांतरण, और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूप से नियंत्रणीय ऑप्टिकल आवृत्ति कॉम्ब जनरेशन के लिए अनुमति देता है। एलएन एक ध्वन्टो-ऑप्टिक प्रभाव भी प्रदर्शित करता है। LNOI पर तैयार किए गए Acousto-Optic Mach-Zehnder मॉड्यूलेटर ने 1500 एनएम के तरंग दैर्ध्य में 4.5 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ माइक्रोवेव सिग्नल को निलंबित लिथियम niobate फिल्म में ऑप्टोमैकेनिकल इंटरैक्शन का उपयोग किया, जो कुशल माइक्रोवेव-टू-ऑप्टिकल सिग्नल में कुशल माइक्रोवेव-टू-ऑप्टिकल सिग्नल रूपांतरण की सुविधा प्रदान करता है।

इसके अतिरिक्त, एक नीलम सब्सट्रेट के ऊपर एलएन फिल्म पर गढ़े गए ध्वनिक-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर नीलम की उच्च ध्वनि वेग के कारण निलंबन संरचना की आवश्यकता से बचता है, जो ध्वनिक तरंग ऊर्जा रिसाव को कम करने में भी मदद करता है। LNOI पर विकसित एकीकृत Acousto-Optic आवृत्ति शिफ्टर एल्यूमीनियम नाइट्राइड फिल्म पर गढ़े गए लोगों की तुलना में उच्च आवृत्ति शिफ्ट दक्षता को प्रदर्शित करता है। दुर्लभ पृथ्वी-डोप किए गए LNOI का उपयोग करके लेज़रों और एम्पलीफायरों में अग्रिम भी किए गए हैं। हालांकि, LNOI वेफर्स के दुर्लभ पृथ्वी-डोप किए गए क्षेत्र संचार ऑप्टिकल बैंड में महत्वपूर्ण प्रकाश अवशोषण प्रदर्शित करते हैं, जो बड़े पैमाने पर फोटोनिक एकीकरण में बाधा डालता है। LNOI पर स्थानीय दुर्लभ पृथ्वी डोपिंग की खोज इस मुद्दे का समाधान प्रदान कर सकती है। फोटोडेटेक्टर्स बनाने के लिए अनाकार सिलिकॉन को LNOI पर जमा किया जा सकता है। परिणामस्वरूप धातु-सेमिकंडक्टर और धातु फोटोडेटेक्टर्स 635-850 एनएम के तरंग दैर्ध्य में 22-37 एमए/डब्ल्यू की एक प्रतिक्रिया दिखाते हैं। इसके साथ ही, LNOI पर III-V सेमीकंडक्टर लेजर और डिटेक्टरों को विषम रूप से एकीकृत करना इस सामग्री पर लेज़रों और डिटेक्टरों को विकसित करने के लिए एक और व्यवहार्य समाधान प्रस्तुत करता है। हालांकि, तैयारी प्रक्रिया जटिल और महंगी है, लागत को कम करने और सफलता दर बढ़ाने के लिए सुधार की आवश्यकता है।