फोटोनिक एकीकृत सर्किट में लिथियम टैंटलेट

फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट (PICs) एक ही चिप पर विभिन्न ऑप्टिकल उपकरणों और कार्यक्षमताओं को जोड़ते हैं, जो ऑप्टिकल संचार और कंप्यूटिंग सिस्टम को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।वर्षों के लिए, सिलिकॉन-आधारित पिक्स ने इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन बैंडविड्थ में उनकी सीमाओं के बावजूद, मौजूदा अर्धचालक विनिर्माण प्रौद्योगिकियों के साथ उनकी सामर्थ्य और संगतता के कारण उद्योग का नेतृत्व किया।इन सीमाओं के बावजूद, सिलिकॉन-ऑन-इंसुलेटर ऑप्टिकल ट्रांसीवर चिप्स को सफलतापूर्वक व्यवसायीकरण किया गया था, समकालीन डेटा केंद्रों में कई ग्लास फाइबर के माध्यम से सूचना प्रवाह की सुविधा प्रदान की।

लिथियम niobate-on-insulator वेफर प्लेटफार्मों की शुरूआत, अपने मजबूत पॉकल्स गुणांक के कारण, उच्च गति वाले ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन के लिए महत्वपूर्ण, फोटोनिक एकीकृत इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर के विकास में एक प्रगति को चिह्नित करती है।हालांकि, उच्च लागत और जटिल उत्पादन आवश्यकताओं ने लिथियम niobate के व्यापक गोद लेने और वाणिज्यिक एकीकरण को प्रतिबंधित कर दिया है।लिथियम टैंटलेट, लिथियम niobate से निकटता से संबंधित, इन चुनौतियों के संभावित समाधान प्रस्तुत करता है।यह लिथियम niobate के साथ समान इलेक्ट्रो-ऑप्टिक संपत्तियों को साझा करता है, लेकिन बेहतर स्केलेबिलिटी और लागत-दक्षता प्रदान करता है, जो पहले से ही दूरसंचार उद्योग द्वारा 5G रेडियोफ्रीक्वेंसी फिल्टर में नियोजित किया जा रहा है।
लिथियम टैंटालेट पर आधारित एक नया PIC प्लेटफॉर्म शोधकर्ताओं द्वारा ईपीएफएल में प्रोफेसर टोबियास जे। किपेनबर्ग के नेतृत्व में और शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ माइक्रोसिस्टम एंड इंफॉर्मेशन टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर शिन ओयू के नेतृत्व में विकसित किया गया है।यह प्लेटफ़ॉर्म उच्च गुणवत्ता वाले चित्रों को आर्थिक रूप से अधिक व्यवहार्य बनाने के लिए सामग्री के अंतर्निहित लाभों का उपयोग करता है।

टीम ने सिलिकॉन-ऑन-इंसुलेटर उत्पादन लाइनों के साथ एक वेफर-बॉन्डिंग तकनीक को संगत किया।उन्होंने पतले-फिल्म लिथियम टैंटलेट वेफर को हीरे की तरह कार्बन और etched ऑप्टिकल वेवगाइड्स, मॉड्यूलेटर, और अल्ट्रा-हाई क्वालिटी फैक्टर माइक्रोरेसोनेटर्स के साथ कवर किया, जो गहरे पराबैंगनी फोटोलिथोग्राफी और ड्राई-एचिंग तकनीकों के संयोजन का उपयोग करते हुए, शुरू में लिथियम नीओबेट के लिए विकसित किया गया और बाद में उन्हें अनुकूलित किया गया।कठिन और अधिक अक्रिय लिथियम टैंटलेट।इस दृष्टिकोण के परिणामस्वरूप टेलीकॉम तरंग दैर्ध्य में सिर्फ 5.6 डीबी/एम की ऑप्टिकल नुकसान दर के साथ कुशल लिथियम टैंटलेट पिक्स का निर्माण हुआ।इसमें एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मच-ज़ेन्डर मॉड्यूलेटर भी शामिल था, जो 40 गीगाहर्ट्ज के इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल बैंडविड्थ तक पहुंचने में सक्षम है और इसमें 1.9 वी सेमी के एक आधा-लहर वोल्टेज-लंबाई उत्पाद की विशेषता है।

अनुसंधान ने इस प्लेटफ़ॉर्म पर सोलिटॉन माइक्रोकॉम्ब भी प्राप्त किया, जो कि समानांतर सुसंगत लिडार और फोटोनिक कंप्यूटिंग जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त, इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेशन क्षमताओं के साथ संयुक्त कई सुसंगत आवृत्तियों को प्रदान करता है।लिथियम टैंटलेट पिक्स में कम बर्डिफ़्रेंस सभी दूरसंचार बैंडों में घने सर्किट कॉन्फ़िगरेशन और व्यापक परिचालन क्षमताओं की सुविधा प्रदान करता है, जो उन्नत इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल पिक्स के स्केलेबल, लागत-प्रभावी विनिर्माण के लिए अग्रणी है।