تعارف
اليڪٽرانڪ انٽيگريٽيڊ سرڪٽس (EICs) جي ڪاميابي کان متاثر ٿي، فوٽونڪ انٽيگريٽيڊ سرڪٽس (PICs) جو شعبو 1969 ۾ پنهنجي شروعات کان وٺي ترقي ڪري رهيو آهي. جڏهن ته، EICs جي برعڪس، هڪ عالمگير پليٽ فارم جي ترقي جيڪا متنوع فوٽونڪ ايپليڪيشنن کي سپورٽ ڪرڻ جي قابل هجي هڪ وڏو چئلينج رهي ٿي. هي مضمون ابھرندڙ ليٿيم نائوبيٽ آن انسوليٽر (LNOI) ٽيڪنالاجي کي ڳولي ٿو، جيڪا تيزي سان ايندڙ نسل جي PICs لاءِ هڪ اميد افزا حل بڻجي چڪي آهي.
LNOI ٽيڪنالاجي جو عروج
ليٿيم نائوبيٽ (LN) کي ڊگهي عرصي کان فوٽونڪ ايپليڪيشنن لاءِ هڪ اهم مواد طور تسليم ڪيو ويو آهي. جڏهن ته، صرف پتلي فلم LNOI ۽ جديد فيبريڪيشن ٽيڪنڪ جي آمد سان ان جي مڪمل صلاحيت کي کوليو ويو آهي. محققن LNOI پليٽ فارمن تي الٽرا-لو-لوس ريج ويگ گائيڊز ۽ الٽرا-هاءِ-Q مائڪرو ريسونيٽرز کي ڪاميابي سان ظاهر ڪيو آهي [1]، انٽيگريٽيڊ فوٽونڪس ۾ هڪ اهم ليپ کي نشانو بڻايو.
LNOI ٽيڪنالاجي جا اهم فائدا
- الٽرا لو آپٽيڪل نقصان(گهٽ ۾ گهٽ 0.01 ڊي بي/سينٽي ميٽر)
- اعليٰ معيار جون نانو فوٽونڪ اڏاوتون
- متنوع غير لڪير آپٽيڪل عملن لاءِ سپورٽ
- انٽيگريٽيڊ اليڪٽرو آپٽڪ (EO) ٽيون ايبلٽي
LNOI تي غير لڪير آپٽيڪل عمل
LNOI پليٽ فارم تي ٺهيل اعليٰ ڪارڪردگي وارا نانو فوٽونڪ ڍانچا قابل ذڪر ڪارڪردگي ۽ گهٽ ۾ گهٽ پمپ پاور سان اهم غير لڪير آپٽيڪل عملن جي عمل کي فعال ڪن ٿا. ڏيکاريل عملن ۾ شامل آهن:
- ٻيو هارمونڪ نسل (ايس ايڇ جي)
- سم فريڪوئنسي جنريشن (SFG)
- فرق فريڪوئنسي جنريشن (DFG)
- پيرا ميٽرڪ ڊائون-ڪنورشن (PDC)
- چار-لهرن جي ميلاپ (FWM)
انهن عملن کي بهتر بڻائڻ لاءِ مختلف مرحلي جي ميچنگ اسڪيمون لاڳو ڪيون ويون آهن، LNOI کي هڪ انتهائي ورسٽائل نان لائنر آپٽيڪل پليٽ فارم جي طور تي قائم ڪيو ويو آهي.
اليڪٽرو-آپٽيڪلي ٽيونيبل انٽيگريٽيڊ ڊيوائسز
LNOI ٽيڪنالاجي پڻ فعال ۽ غير فعال ٽيونبل فوٽوونڪ ڊوائيسز جي وسيع رينج جي ترقي کي فعال ڪيو آهي، جهڙوڪ:
- تيز رفتار آپٽيڪل ماڊيوليٽر
- ٻيهر ترتيب ڏيڻ وارا ملٽي فنڪشنل PICs
- ٽيونبل فريڪوئنسي ڪومبس
- مائڪرو آپٽوميڪنيڪل اسپرنگس
اهي ڊوائيس روشني سگنلن جي صحيح، تيز رفتار ڪنٽرول حاصل ڪرڻ لاءِ ليٿيم نائوبيٽ جي اندروني EO خاصيتن کي استعمال ڪن ٿا.
LNOI فوٽونڪس جا عملي استعمال
LNOI تي ٻڌل PICs هاڻي وڌندڙ تعداد ۾ عملي ايپليڪيشنن ۾ اختيار ڪيا پيا وڃن، جن ۾ شامل آهن:
- مائڪرو ويڪرو کان آپٽيڪل ڪنورٽرز
- آپٽيڪل سينسرز
- آن-چپ اسپيڪٽروميٽر
- آپٽيڪل فريڪوئنسي ڪمبز
- ترقي يافته ٽيليڪميونيڪيشن سسٽم
اهي ايپليڪيشنون LNOI جي صلاحيت کي ظاهر ڪن ٿيون ته جيئن بلڪ آپٽڪ حصن جي ڪارڪردگي سان ملائي سگهجي، جڏهن ته فوٽو ليٿوگرافڪ فيبريڪيشن ذريعي اسڪيلبل، توانائي-موثر حل پيش ڪن ٿيون.
موجوده چئلينج ۽ مستقبل جون هدايتون
پنهنجي اميد افزا ترقي جي باوجود، LNOI ٽيڪنالاجي ڪيترن ئي ٽيڪنيڪل رڪاوٽن کي منهن ڏئي ٿي:
الف) آپٽيڪل نقصان کي وڌيڪ گهٽائڻ
موجوده ويگ گائيڊ نقصان (0.01 ڊي بي/سينٽي ميٽر) اڃا تائين مواد جي جذب جي حد کان گهڻو وڌيڪ آهي. مٿاڇري جي خرابي ۽ جذب سان لاڳاپيل خرابين کي گهٽائڻ لاءِ آئن-سلائسنگ ٽيڪنڪ ۽ نانو فيبريڪيشن ۾ ترقي جي ضرورت آهي.
ب) بهتر ويو گائيڊ جاميٽري ڪنٽرول
وڌيڪ انٽيگريشن کثافت لاءِ ذيلي 700 اين ايم ويو گائيڊز ۽ ذيلي 2 μm ڪوپلنگ گيپس کي فعال ڪرڻ بغير ورجائي قابليت جي قرباني ڏيڻ يا پروپيگيشن نقصان وڌائڻ جي اهم آهي.
ج) ڪپلنگ جي ڪارڪردگي وڌائڻ
جڏهن ته ٽيپرڊ فائبر ۽ موڊ ڪنورٽر اعليٰ ڪپلنگ ڪارڪردگي حاصل ڪرڻ ۾ مدد ڪن ٿا، اينٽي ريفلڪشن ڪوٽنگون هوا-مٽيريل انٽرفيس ريفلڪشن کي وڌيڪ گهٽائي سگهن ٿيون.
د) گھٽ نقصان واري پولرائيزيشن حصن جي ترقي
LNOI تي پولرائيزيشن-غير حساس فوٽونڪ ڊوائيسز ضروري آهن، جن کي اهڙن حصن جي ضرورت آهي جيڪي فري-اسپيس پولرائيزر جي ڪارڪردگي سان ملن ٿا.
e) ڪنٽرول اليڪٽرانڪس جو انضمام
آپٽيڪل ڪارڪردگي کي خراب ڪرڻ کان سواءِ وڏي پيماني تي ڪنٽرول اليڪٽرانڪس کي مؤثر طريقي سان ضم ڪرڻ هڪ اهم تحقيقي هدايت آهي.
f) ايڊوانسڊ فيز ميچنگ ۽ ڊسپريشن انجنيئرنگ
ذيلي مائڪرون ريزوليوشن تي قابل اعتماد ڊومين پيٽرننگ نان لائنر آپٽڪس لاءِ اهم آهي پر LNOI پليٽ فارم تي هڪ نابالغ ٽيڪنالاجي رهي ٿي.
ج) بناوت جي خرابين لاءِ معاوضو
ماحولياتي تبديلين يا فيبريڪيشن جي مختلف قسمن جي ڪري ٿيندڙ مرحلن جي تبديلين کي گهٽائڻ جون ٽيڪنڪون حقيقي دنيا جي تعیناتي لاءِ ضروري آهن.
h) ڪارآمد ملٽي چپ ڪپلنگ
سنگل-ويفر انٽيگريشن جي حدن کان ٻاهر وڌڻ لاءِ ڪيترن ئي LNOI چپس جي وچ ۾ موثر ڪپلنگ کي حل ڪرڻ ضروري آهي.
فعال ۽ غير فعال جزن جو مونوليٿڪ انضمام
LNOI PICs لاءِ هڪ بنيادي چئلينج فعال ۽ غير فعال حصن جو لاڳت-مؤثر واحد انضمام آهي جهڙوڪ:
- ليزر
- ڊيٽيڪٽر
- غير لڪير وارو طول موج ڪنورٽر
- ماڊيوليٽر
- ملٽي پلڪسرز/ڊي ملٽي پلڪسرز
موجوده حڪمت عملين ۾ شامل آهن:
الف) ايل اين او آءِ جي آئن ڊوپنگ:
مقرر ڪيل علائقن ۾ فعال آئنز جي چونڊيل ڊوپنگ آن-چپ روشني ذريعن ڏانهن وٺي سگھي ٿي.
ب) بانڊنگ ۽ هيٽروجينيئس انٽيگريشن:
ڊوپڊ LNOI پرتن يا III-V ليزرن سان پري فيبريڪٽڊ پيسيو LNOI PICs کي بانڊ ڪرڻ هڪ متبادل رستو فراهم ڪري ٿو.
ج) هائبرڊ ايڪٽو/پيسيو ايل اين او آءِ ويفر فيبريڪيشن:
هڪ جديد طريقي ۾ آئن سلائسنگ کان اڳ ڊوپ ٿيل ۽ انڊوپ ٿيل LN ويفرز کي ڳنڍڻ شامل آهي، جنهن جي نتيجي ۾ فعال ۽ غير فعال ٻنهي علائقن سان LNOI ويفرز پيدا ٿين ٿا.
شڪل 1هائبرڊ انٽيگريٽيڊ ايڪٽو/پيسيو پي آءِ سي جي تصور کي واضح ڪري ٿو، جتي هڪ واحد ليٿوگرافڪ عمل ٻنهي قسمن جي حصن جي بيحد ترتيب ۽ انضمام کي قابل بڻائي ٿو.
فوٽوڊيڪٽرز جو انضمام
LNOI تي ٻڌل PICs ۾ فوٽوڊيڪٽرز کي ضم ڪرڻ مڪمل طور تي ڪم ڪندڙ نظامن جي طرف هڪ ٻيو اهم قدم آهي. ٻه بنيادي طريقا تحقيق هيٺ آهن:
الف) متضاد انضمام:
سيمي ڪنڊڪٽر نانو اسٽرڪچر کي عارضي طور تي LNOI ويو گائيڊز سان جوڙي سگهجي ٿو. جڏهن ته، ڳولا جي ڪارڪردگي ۽ اسڪيليبلٽي ۾ بهتري اڃا به گهربل آهي.
ب) غير لڪير واري لهر جي تبديلي:
ايل اين جون غير لڪير خاصيتون ويو گائيڊز اندر فريڪوئنسي ڪنورشن جي اجازت ڏين ٿيون، معياري سلڪون فوٽوڊيڪٽرز جي استعمال کي فعال بڻائين ٿيون بغير آپريٽنگ ويو لمبائي جي.
ٿڪل
LNOI ٽيڪنالاجي جي تيز ترقي صنعت کي هڪ عالمگير PIC پليٽ فارم جي ويجهو آڻي ٿي جيڪا ايپليڪيشنن جي وسيع رينج جي خدمت ڪرڻ جي قابل آهي. موجوده چئلينجن کي منهن ڏيڻ ۽ مونوليٿڪ ۽ ڊيٽيڪٽر انٽيگريشن ۾ جدت کي اڳتي وڌائڻ سان، LNOI تي ٻڌل PICs ۾ ٽيليڪميونيڪيشن، ڪوانٽم انفارميشن، ۽ سينسنگ جهڙن شعبن ۾ انقلاب آڻڻ جي صلاحيت آهي.
LNOI اسڪيلبل PICs جي ڊگهي عرصي واري ويزن کي پورو ڪرڻ جو واعدو رکي ٿو، جيڪو EICs جي ڪاميابي ۽ اثر سان ملائي ٿو. جاري آر اينڊ ڊي ڪوششون - جهڙوڪ نانجنگ فوٽونڪس پروسيس پليٽ فارم ۽ XiaoyaoTech ڊيزائن پليٽ فارم - مربوط فوٽونڪس جي مستقبل کي شڪل ڏيڻ ۽ ٽيڪنالاجي ڊومينز ۾ نئين امڪانن کي کولڻ ۾ اهم هونديون.
پوسٽ جو وقت: جولاءِ 18-2025