Lithiumniobat ist auch als optisches Silizium bekannt. Es heißt, Lithiumniobat sei für die optische Kommunikation das, was Silizium für Halbleiter ist. Angesichts der Bedeutung von Silizium für die Elektronikrevolution stellt sich die Frage: Warum ist die Industrie so optimistisch, was Lithiumniobat-Materialien angeht?
Lithiumniobat (LiNbO3) ist in der Industrie als „optisches Silizium“ bekannt. Neben seinen natürlichen Vorteilen wie guter physikalischer und chemischer Stabilität, einem breiten optischen Transparenzfenster (0,4 m ~ 5 m) und einem hohen elektrooptischen Koeffizienten (33 = 27 pm/V) ist Lithiumniobat auch ein Kristall mit reichlich verfügbaren Rohstoffquellen und niedrigem Preis. Es findet breite Anwendung in Hochleistungsfiltern, elektrooptischen Bauelementen, holografischen Speichern, 3D-Holografiedisplays, nichtlinearen optischen Bauelementen, optischer Quantenkommunikation usw. Im Bereich der optischen Kommunikation dient Lithiumniobat hauptsächlich der Lichtmodulation und hat sich zum Standardprodukt in modernen Hochgeschwindigkeits-Modulatoren entwickelt.Eo Modulator) Markt.
Derzeit gibt es in der Industrie drei Haupttechnologien zur Lichtmodulation: elektrooptische Modulatoren (EO-Modulatoren) auf Siliziumbasis, Indiumphosphid undLithiumniobatMaterialplattformen. Silizium-optische Modulatoren werden hauptsächlich in Transceivermodulen für die Kurzstrecken-Datenkommunikation eingesetzt, Indiumphosphid-Modulatoren vorwiegend in Transceivermodulen für optische Kommunikationsnetze mittlerer und großer Reichweite und Lithiumniobat-elektrooptische Modulatoren (Eo-Modulatoren) hauptsächlich in kohärenten Kommunikationsnetzen für Langstrecken-Backbone-Netzwerke sowie in ultraschnellen 100/200-Gbit/s-Rechenzentren. Unter den drei genannten Materialplattformen für ultraschnelle Modulatoren bietet der in den letzten Jahren aufgekommene Dünnschicht-Lithiumniobat-Modulator einen Bandbreitenvorteil, den andere Materialien nicht erreichen.
Lithiumniobat ist eine anorganische Substanz mit folgender chemischer Formel:LiNbO3Lithiumniobat ist ein negativ geladener, ferroelektrischer Kristall mit piezoelektrischen, ferroelektrischen, photoelektrischen, nichtlinearen optischen und thermoelektrischen Eigenschaften sowie einem photorefraktiven Effekt. Es zählt zu den am weitesten verbreiteten anorganischen Werkstoffen und eignet sich hervorragend für den piezoelektrischen Energieaustausch. Als elektrooptisches Material spielt Lithiumniobat in der optischen Kommunikation eine wichtige Rolle bei der Lichtmodulation.
Das als „optisches Silizium“ bekannte Lithiumniobat-Material wird mithilfe modernster Mikro-Nano-Verfahren hergestellt. Dabei wird zunächst eine Siliziumdioxidschicht (SiO₂) auf ein Siliziumsubstrat aufgedampft, anschließend bei hoher Temperatur mit dem Lithiumniobat-Substrat verbunden, um eine Spaltfläche zu erzeugen, und schließlich der Lithiumniobatfilm abgelöst. Der so hergestellte Dünnschicht-Lithiumniobat-Modulator zeichnet sich durch hohe Leistung, geringe Kosten, kleine Abmessungen, Eignung für die Massenproduktion und Kompatibilität mit der CMOS-Technologie aus und stellt somit eine wettbewerbsfähige Lösung für zukünftige optische Hochgeschwindigkeitsverbindungen dar.
Wenn das Zentrum der Elektronikrevolution nach dem Siliziummaterial benannt ist, das sie ermöglichte, dann lässt sich die Photonikrevolution auf das Material Lithiumniobat, bekannt als „optisches Silizium“, zurückführen. Lithiumniobat ist ein farbloses, transparentes Material, das photorefraktive, nichtlineare, elektrooptische, akustooptische, piezoelektrische und thermische Effekte vereint. Viele seiner Eigenschaften lassen sich durch Kristallzusammensetzung, Dotierung, Valenzzustandskontrolle und andere Faktoren steuern. Es findet breite Anwendung in der Herstellung von optischen Wellenleitern, optischen Schaltern und piezoelektrischen Modulatoren.elektrooptischer ModulatorFrequenzverdoppler, Laserfrequenzvervielfacher und andere Produkte. In der optischen Kommunikationsindustrie stellen Modulatoren einen wichtigen Anwendungsbereich für Lithiumniobat dar.
Veröffentlichungsdatum: 24. Oktober 2023