Eoモジュレーターシリーズ：ニオブ酸リチウムが光学シリコンと呼ばれる理由

ニオブ酸リチウムは光学シリコンとも呼ばれています。「ニオブ酸リチウムは光通信にとって、シリコンが半導体にとってそうであるような存在だ」という言葉があります。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楽観的なのでしょうか？

ニオブ酸リチウム（LiNbO3）は、業界では「光学シリコン」として知られています。優れた物理的および化学的安定性、広い光透過窓（0.4m～5m）、大きな電気光学係数（33 = 27 pm/V）などの自然な利点に加えて、ニオブ酸リチウムは、豊富な原料資源と低価格の結晶でもあります。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。光通信の分野では、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主な技術が 3 つあります。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ーモジュールに使用され、リン化インジウム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ーモジュールに使用され、ニオブ酸リチウム電気光学変調器（Eo変調器）は主に長距離バックボーンネットワークの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、他の材料では匹敵できない帯域幅の優位性を持っています。

ニオブ酸リチウムは無機物質の一種で、化学式はLiNbO3ニオブ酸リチウムは、圧電性、強誘電性、光電性、非線形光学特性、熱電性などの特性を持つ負の結晶、強誘電体結晶、分極したニオブ酸リチウム結晶であり、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1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、光通信における電気光学材料としてのニオブ酸リチウムは、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、シリコン基板上の二酸化ケイ素（SiO2）層を蒸気で蒸発させ、高温でニオブ酸リチウム基板を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とによって作製されます。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、量産性、CMOS技術との互換性といった利点を持ち、将来の高速光相互接続における有力なソリューションとなります。

電子工学革命の中心が、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「光学シリコン」として知られるニオブ酸リチウム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、熱効果を組み合わせ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、価数制御などの要因によって制御できる。光導波路、光スイッチ、圧電変調器の製造に広く使用されている。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。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ある。