Eo変調器シリーズ: ニオブ酸リチウムがなぜ光シリコンと呼ばれるのか

ニオブ酸リチウムは光学シリコンとも呼ばれます。「ニオブ酸リチウムは光通信にとって、半導体にとってのシリコンのような存在だ」という格言があります。エレクトロニクス革命におけるシリコンの重要性を考えると、なぜ業界はニオブ酸リチウム材料にこれほど期待を寄せているのでしょうか？

ニオブ酸リチウム（LiNbO3）は、業界では「光シリコン」と呼ばれています。優れた物理的・化学的安定性、広い光透過窓（0.4μm～5μm）、大きな電気光学係数（33 = 27 pm/V）などの天然の利点に加え、ニオブ酸リチウムは原料資源が豊富で価格も安い結晶でもあります。高性能フィルター、電気光学デバイス、ホログラフィックストレージ、3Dホログラフィックディスプレイ、非線形光学デバイス、光量子通信などに広く使用されています。光通信分野では、ニオブ酸リチウムは主に光変調の役割を果たしており、現在の高速電気光学変調器の主流製品となっています。Eoモジュレーター) 市場。

現在、業界では光変調のための3つの主要な技術があります。シリコン光、リン化インジウム、およびニオブ酸リチウム材料プラットフォーム。シリコン光変調器は主に短距離データ通信トランシーバモジュールに使用され、インジウムリン変調器は主に中距離および長距離光通信ネットワークトランシーバモジュールに使用され、ニオブ酸リチウム電気光変調器（Eo変調器）は主に長距離バックボーンネットワークコヒーレント通信および単一波長100 / 200Gbps超高速データセンターに使用されます。上記の3つの超高速変調器材料プラットフォームの中で、近年登場した薄膜ニオブ酸リチウム変調器は、他の材料が匹敵できない帯域幅の利点を備えています。

ニオブ酸リチウムは無機物質の一種であり、化学式はニオブ酸リチウムニオブ酸リチウム結晶は、負の結晶、強誘電体結晶、分極ニオブ酸リチウム結晶であり、圧電性、強誘電体、光電性、非線形光学、熱電性などの特性を持つ材料であり、同時に光屈折効果も有します。ニオブ酸リチウム結晶は、最も広く使用されている新しい無機材料の一つであり、優れた圧電エネルギー交換材料、強誘電体材料、電気光学材料であり、ニオブ酸リチウムは光通信における電気光学材料として光変調の役割を果たします。

「光シリコン」として知られるニオブ酸リチウム材料は、最新のマイクロナノプロセスを用いてシリコン基板上に二酸化ケイ素（SiO2）層を蒸着し、ニオブ酸リチウム基板を高温で接合して劈開面を形成し、最後にニオブ酸リチウム膜を剥離する。このようにして作製された薄膜ニオブ酸リチウム変調器は、高性能、低コスト、小型、大量生産、CMOS技術との互換性といった利点を備えており、将来の高速光インターコネクトにおける競争力のあるソリューションとなる。

エレクトロニクス革命の中心が、それを可能にしたシリコン材料にちなんで名付けられるとすれば、フォトニクス革命は「光シリコン」として知られるニオブ酸リチウムという材料に遡ることができる。ニオブ酸リチウムは、光屈折効果、非線形効果、電気光学効果、音響光学効果、圧電効果、熱効果を兼ね備えた無色透明材料である。その特性の多くは、結晶組成、元素ドーピング、価数状態制御などによって制御可能である。光導波路、光スイッチ、圧電変調器などの製造に広く用いられている。電気光学変調器、第二高調波発生器、レーザー周波数逓倍器などの製品があります。光通信業界において、変調器はニオブ酸リチウムの重要な応用市場です。