Новият лидер във фотониката: литиевият танталат е ключът към оптичните вериги от следващо поколение
Уникалните свойства на този материал могат да доведат до софтуерен пробив.
Нова технология за фотонни интегрални схеми въз основата на литиев танталат дава обещание доста възстановяване на цената и мащабируемостта. Това е значима стъпка в развиването на оптичните връзки и компютри.
Силициевите фотонни интегрални схеми (PIC) преобладават от десетилетия заради своята доходност и интеграция със съществуващите технологии за произвеждане на полупроводници. Въпреки това, тяхната лимитирана честотна лента за електрооптична модулация се трансформира в сериозен минус.
Неотдавна на сцената се появиха платформи, основани на литиев ниобат, които оферират по-добра опция заради високия си коефициент на Покелс, който е от решаващо значение за високоскоростната оптична модулация. Но високата цена и сложността на производството ограничиха комерсиалното им приложение.
В този подтекст се появява литиевият танталат (LiTaO3), материал с сходни на литиевия ниобат електрооптични свойства, само че с по-добри мащабируемост и цена. Широко употребен в 5G радиочестотните филтри, в този момент литиевият танталат се трансформира в основа за фотонните интегрални схеми от последващо потомство.
Професор Тобиас Кипенберг от Швейцарското висше софтуерно учебно заведение в Лозана и професор Син Оу от Шанхайския институт за микросистеми и осведомителни технологии са създали нова платформа за PIC въз основата на литиев танталат. Материалът е оповестен в Nature.
Изследователите са създали способ за свързване на субстрата, съчетаем с линиите за произвеждане на силиций върху изолатор. След това са употребявали дълбока ултравиолетова фотолитография и техники за изсъхнало ецване, с цел да основат свръхвисококачествени оптични вълноводи, модулатори и микрорезонатори.
Екипът съумява да създаде високоефективни фотонни схеми върху литиев танталат със загуби от 5,6 dB/m при телекомуникационна дължина на вълната. Особено внимание заслужава електрооптичният модулатор на Мах-Цендер напрегнато на полупериода от единствено 1,9 V на сантиметър и честотна лента от 40 GHz.
Освен това въз основата на тази платформа е създаден солитонен микропроцесор, който в композиция с опциите за електрооптична модулация е съвършен за приложения като успореден кохерентен LiDAR и фотонни калкулации.
Ниската двойна рефракция на литиевия танталат разрешава основаването на плътни вериги и обезпечава необятен набор от работни благоприятни условия във всички телекомуникационни ленти, отваряйки вратата за мащабируемо и рентабилно произвеждане на авангардни електрооптични фотонни интегрални схеми.
