ภาพรวมผลิตภัณฑ์

TFLN (Thin-Film Lithium Niobate on Insulator) และ TFLT (Thin-Film Lithium Tantalate on Insulator) เป็นฟิล์มบางผลึกเดี่ยวคุณภาพสูงที่ผลิตบนพื้นผิวฉนวนโดยใช้เทคโนโลยี smart-cut (ion-slicing) ขั้นสูง วัสดุเหล่านี้ผสมผสานคุณสมบัติภายในที่ยอดเยี่ยมของลิเธียมไนโอเบต (LiNbO₃) และลิเธียมแทนทาเลต (LiTaO₃) เข้ากับข้อได้เปรียบของการรวมฟิล์มบาง ทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์โฟโตนิกที่มีขนาดกะทัดรัดและประสิทธิภาพสูง

ด้วยการรวมฟิล์มบางผลึกเข้ากับแพลตฟอร์มฉนวน ทั้ง TFLN และ TFLT ให้การกักเก็บแสงที่ยอดเยี่ยม การสูญเสียการแพร่กระจายต่ำ และความเข้ากันได้กับกระบวนการผลิตสารกึ่งตัวนำสมัยใหม่ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับโฟโตนิกส์แบบบูรณาการยุคถัดไป

คุณสมบัติหลักของวัสดุ

TFLN (Thin-Film Lithium Niobate)

• ค่าสัมประสิทธิ์ไฟฟ้า-แสงที่โดดเด่น: r₃₃ ≈ 30–80 pm/V
• ผลกระทบไม่เชิงเส้นอันดับสองที่แข็งแกร่ง (χ²)
• ความสามารถในการปรับสัญญาณความเร็วสูงพิเศษ: แบนด์วิดท์ 100 GHz+
• การสูญเสียแสงต่ำและการกักเก็บแสงสูง
• เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานโฟโตนิกความเร็วสูงและควอนตัม

TFLT (Thin-Film Lithium Tantalate)

• ช่วงการส่งผ่านแสงที่กว้างขึ้น (โดยเฉพาะในย่านอินฟราเรดกลาง)
• เกณฑ์ความเสียหายจากเลเซอร์สูง: >500 MW/cm²
• ความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม: dn/dT ≈ 1.5 × 10⁻⁵ /K
• ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าภายใต้สภาวะกำลังแสงสูง
• ความเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและระบบพลังงานสูง

หลักการทำงาน

ทั้ง TFLN และ TFLT ทำงานโดยอาศัยผลกระทบทางไฟฟ้า-แสงและแสงไม่เชิงเส้นที่แข็งแกร่ง:

• ผลกระทบไฟฟ้า-แสง: สนามไฟฟ้าภายนอกเปลี่ยนแปลงดัชนีหักเห ทำให้สามารถปรับสัญญาณแสงความเร็วสูงได้
• ความไม่เชิงเส้นอันดับสอง (χ²): เปิดใช้งานกระบวนการแปลงความถี่ เช่น การสร้างฮาร์มอนิกที่สอง (SHG), การสร้างความถี่รวม/ผลต่าง และการผลิตคู่โฟตอนที่พันกัน
• การกักเก็บคลื่นนำแสง: โครงสร้างฟิล์มบางช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงกับสสาร ลดขนาดอุปกรณ์ได้อย่างมากพร้อมทั้งปรับปรุงประสิทธิภาพ

การใช้งาน

การใช้งาน TFLN

• ตัวปรับสัญญาณแสงความเร็วสูง (ระบบสื่อสาร 100G / 400G / 800G)
• วงจรรวมโฟโตนิก (PICs)
• ควอนตัมออปติกส์ (แหล่งกำเนิดโฟตอนที่พันกัน, การแปลงความถี่ควอนตัม)
• ไมโครเวฟโฟโตนิกส์
• การประมวลผลสัญญาณแสง

การใช้งาน TFLT

• การตรวจจับและสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดกลาง
• ระบบเลเซอร์กำลังสูง
• อุปกรณ์ไฮบริดอะคูสโต-ออปติก (AO) และไฟฟ้า-แสง
• การถ่ายภาพและการตรวจจับอินฟราเรด
• ระบบโฟโตนิกในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ข้อดี

• การผลิตที่เข้ากันได้กับ CMOS: เปิดใช้งานการผลิตระดับเวเฟอร์ที่ปรับขนาดได้
• ความหนาแน่นของการรวมสูง: รองรับวงจรโฟโตนิกขนาดกะทัดรัด
• การใช้พลังงานต่ำ: การปรับสัญญาณและการแปลงค่าไม่เชิงเส้นที่มีประสิทธิภาพ
• ความน่าเชื่อถือที่ยอดเยี่ยม: ประสิทธิภาพที่เสถียรภายใต้สภาวะความร้อนและแสงที่แตกต่างกัน
• ความหลากหลายของวัสดุ: จุดแข็งที่เสริมกันระหว่าง TFLN และ TFLT

สรุปการเปรียบเทียบ

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: ความแตกต่างหลักระหว่าง TFLN และ TFLT คืออะไร?
TFLN มุ่งเน้นไปที่การปรับสัญญาณไฟฟ้า-แสงความเร็วสูงพิเศษและควอนตัมโฟโตนิกส์ ในขณะที่ TFLT ให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าในการใช้งานอินฟราเรดกลางและสภาพแวดล้อมแสงกำลังสูง

คำถามที่ 2: วัสดุเหล่านี้เข้ากันได้กับการผลิตสารกึ่งตัวนำหรือไม่?
ใช่ ทั้ง TFLN และ TFLT เข้ากันได้กับกระบวนการ CMOS อย่างสมบูรณ์ ทำให้สามารถรวมเข้าด้วยกันในปริมาณมากได้

คำถามที่ 3: สามารถใช้ TFLN สำหรับการใช้งานควอนตัมได้หรือไม่?
ใช่ ความไม่เชิงเส้น χ² ที่แข็งแกร่งทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างคู่โฟตอนที่พันกันและการแปลงความถี่ควอนตัม