Подложки из ниобата лития (LiNbO₃)
Вафли из ниобата лития (LiNbO₃) оптического класса с обработкой CMP, предназначенные для <strong>EO-модуляторов</strong>, SAW/BAW-фильтров и изготовления волноводов PPLN/TFLN. Доступны диаметры 3″–6″ с подобранными ориентациями и вариантами по толщине. Ключевой электрооптический параметр: <strong>r₃₃ = 30.8 pm/V</strong>.
Обзор продукта
GINECHIP поставляет подложки из ниобата лития (LiNbO₃) в вариантах: конгруэнтный (CLN), стехиометрический (SLN) и легированный MgO (5mol%) — в диаметрах 3″ (76.2mm), 4″ (100mm) и 6″ (150mm). Подберите X/Y/Z-ориентации и срезы 128° Y-X или 64° Y-X под ваш процесс и конструкцию устройства; доступны также подложки с однодоменной поляризацией (single-domain poled).
Доступны варианты финишной обработки поверхности: SSP, DSP и оптический CMP (Optical-grade) с шероховатостью Ra < 0.5nm. Толщина 300μm / 500μm / 1000μm; упаковка поддерживает высокоповторяемое производство в Class 100 условиях чистоты.
Подложки, готовые для PPLN: single-domain poled с возможностью периодического полинга — плюс опция blackened для EO-модуляторов.
Марки материалов и фоторефрактивные характеристики
CLN, SLN и MgO-легированный (5mol%) LiNbO₃ различаются по соотношению Li/Nb и по поведению дефектов/зарядов, которое формируется в процессе выращивания по методу Чохральского (Czochralski). Эти отличия напрямую влияют на фоторефрактивную восприимчивость и долговременную стабильность. Подбирайте марку под ваш уровень оптической мощности и диапазон длин волн.
Порог фоторефрактивного повреждения: стандартный CLN может искажаться при ~kW/cm² в условиях воздействия видимого света. Легирование MgO повышает порог до > MW/cm², что позволяет работать на высоких мощностях в видимом и ближнем ИК-диапазоне (например, частотно-удвоенные зеленые лазеры и OPO).
Ключевые физические параметры
Электрооптические коэффициенты: r₃₃ = 30.8 pm/V и r₁₃ = 8.6 pm/V. Пьезоэлектрическая связь: k² = 5.5% при 128° Y-X для SAW.
Показатели преломления: nₒ = 2.286 и nₑ = 2.203 @ 633nm. Диэлектрические константы: ε₃₃ = 28, ε₁₁ = 84. Температура Кюри: 1,142°C (конгруэнтный) / 1,200°C (стехиометрический).
Периодическая поляризация для применений PPLN
Периодическая полевая поляризация формирует чередующиеся доменные решётки ферроэлектрических областей в микронном масштабе, обеспечивая квазифазовое согласование (QPM) для эффективной нелинейной конверсии. Подложки PPLN поддерживают SHG, SFG/DFG, OPO и SPDC в диапазоне от видимого до среднего ИК (350nm–5,500nm). Предлагаются структуры с однодоменной (single-domain) поляризацией, а также возможность периодической поляризации для достижения требуемой эффективности преобразования.
Управление фоторефрактивными повреждениями: стандартный CLN рассчитан на умеренные оптические мощности, тогда как вариант MgO-doped (5mol%) повышает порог повреждения до > MW/cm² — оптимальный выбор для высокомощного видимого и ближнего ИК SHG, где необходимо избегать фоторефрактивной деформации. Мы помогаем вам выбрать марку, соответствующую вашему уровню мощности.
Кастомизация и варианты заказа
Кастомизация включает опцию blackened (химически восстановленную) для улучшенного отвода заряда в EO-модуляторах. Выберите нужные марки (CLN/SLN/MgO-легированный 5mol%), срезы/ориентации кристалла (например, 128° Y-X, 64° Y-X и X/Y/Z cuts) и толщину подложки (300/500/1000μm) и диаметр (3″ (76.2mm), 4″ (100mm), 6″ (150mm)) в соответствии с вашей конструкцией устройства.
Качество и поставка обеспечиваются комплексной проверкой каждой партии: XRC FWHM, оптическая спектрофотометрия, призменное сопряжение/рефрактометрия (nₒ/nₑ ±0.001), SHG mapping, AFM, доменное травление, измерение температуры Кюри и коэффициента EO (в том числе r₃₃). Упаковка — вакуумно запечатанная, в условиях Class 100, чтобы защитить качество поверхности при транспортировке.
LiNbO₃ vs LiTaO₃: ключевые различия
Выбор между LiNbO₃ и LiTaO₃ зависит от требуемых характеристик. <strong>LiNbO₃</strong> подходит для электрооптики, нелинейного преобразования частоты и высокосцепляющего (high-coupling) SAW. <strong>LiTaO₃</strong> предпочтителен для температурно-стабильных 5G SAW-фильтров и для пироэлектрического сенсинга. И LiNbO₃, и LiTaO₃ доступны у GINECHIP.
Ниобат лития (LiNbO₃)
LiNbO₃ выделяется самым высоким электрооптическим коэффициентом r₃₃ = 30.8 pm/V, что делает его идеальным для модуляторов. Сильная нелинейность обеспечивает эффективное преобразование частоты в PPLN, а высокая SAW-связь k² = 5.5% при 128° Y-X поддерживает высокопроизводительные SAW-устройства. Лучший выбор для электрооптики, нелинейной оптики и SAW.
Танталат лития (LiTaO₃)
LiTaO₃ особенно хорош благодаря температурно-стабильному срезу 42° Y-X для 5G SAW-фильтров: TCF ~ -35 ppm/°C помогает сохранять характеристики при изменении температуры. Он также обеспечивает сильный пироэлектрический отклик (2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K) для ИК-сенсоров. Лучший выбор для температурно-критичных SAW и пироэлектрических датчиков.
Технические характеристики
| Параметр | Спецификация / Значения |
|---|---|
| Материал | Congruent LiNbO₃ (CLN), Stoichiometric LiNbO₃ (SLN), MgO-doped (5mol%) |
| Диаметр | 3″ (76.2mm), 4″ (100mm), 6″ (150mm) |
| Кристаллографическая ориентация | X-cut, Y-cut, Z-cut, 128° Y-X, 64° Y-X |
| Толщина | 300μm, 500μm, 1000μm standard |
| Качество полировки | SSP, DSP, Optical-grade CMP, Ra < 0.5nm |
| Электрооптический коэффициент | r₃₃ = 30.8 pm/V, r₁₃ = 8.6 pm/V |
| Пьезоэлектрическая связь | k² = 5.5% (128° Y-X for SAW) |
| Показатель преломления | nₒ = 2.286, nₑ = 2.203 @ 633nm |
| Температура Кюри | 1,142°C (congruent), 1,200°C (stoichiometric) |
| Диэлектрическая проницаемость | ε₃₃ = 28, ε₁₁ = 84 |
| Доменная структура | Single-domain poled, periodic poling available |
| Опция чернения | Chemical reduction for charge dissipation in EO modulators |
| Оптическое пропускание | 350nm–5,500nm |
| Корпусировка | Conductive or standard, vacuum-sealed, Class 100 |
Применения
Электрооптические модуляторы
Электрооптические модуляторы на ниобате лития — основа глобальных волоконно-оптических телекоммуникационных сетей. Используя линейный электрооптический эффект (Поккельса) через коэффициент r₃₃ (30,8 pm/V), интерферометры Маха–Цендера на LiNbO₃ кодируют потоки данных 100+ Gbps на лазерные несущие с полосой свыше 40 GHz. Платформы тонкоплёночного ниобата лития (TFLN) на изоляторе продвигают полосу модуляции за пределы 100 GHz для межсоединений центров обработки данных следующего поколения.
SAW- и BAW-фильтры
LiNbO₃ со срезом 128° Y-X обеспечивает высокий коэффициент электромеханической связи (k² = 5,5%) и умеренный температурный коэффициент частоты (TCF), необходимые для фильтров на поверхностных акустических волнах в RF-фронтенд-модулях 4G/5G. SAW-фильтры на LiNbO₃ обрабатывают диапазоны от 700 MHz до 2,7 GHz с крутым срезом и низкими вносимыми потерями, обеспечивая одновременную многодиапазонную работу в современных смартфонах.
Периодически поляризованный LiNbO₃ (PPLN)
Периодическая поляризация электрическим полем инвертирует ориентацию сегнетоэлектрических доменов в чередующихся микроразмерных решётках, создавая структуру с квазисинхронизмом (QPM) для эффективного нелинейного преобразования частоты. PPLN обеспечивает генерацию второй гармоники (SHG), генерацию суммарной/разностной частоты (SFG/DFG), оптическую параметрическую генерацию (OPO) и спонтанное параметрическое рассеяние (SPDC) в спектре от видимого до среднего ИК (350nm–5 500nm).
Квантовая фотоника
LiNbO₃ — развивающаяся платформа для интегральной квантовой фотоники. Периодически поляризованные волноводы генерируют запутанные пары фотонов посредством SPDC с высокой яркостью и спектральной чистотой. Электрооптический эффект обеспечивает высокоскоростное (GHz) переключение и реконфигурацию квантовых схем — что критично для квантового распределения ключей (QKD), бозонного сэмплинга и архитектур линейных оптических квантовых вычислений.
Интегральная фотоника (TFLN)
Тонкоплёночный ниобат лития на изоляторе (LNOI) — формируемый ионным расслоением (smart-cut) монокристаллического LiNbO₃ на подложку SiO₂/Si — позволяет создавать субмикронные оптические волноводы с очень высоким контрастом показателя преломления (Δn ≈ 0,7). Платформы TFLN обеспечивают полосы EO-модуляции свыше 100 GHz, эффективность нелинейного преобразования χ² на порядки выше объёмной и полную интеграцию фотонных схем на площади чипа.
Исследования нелинейной оптики
LiNbO₃'s exceptionally high second-order nonlinear susceptibility (d₃₃ ≈ 27 pm/V), wide transparency window, and availability in large optical-grade single crystals make it the preferred medium for university and industrial R&D in nonlinear optics, ultrafast optics, terahertz generation via optical rectification, and photorefractive holography.
Метролoгия и контроль качества
Каждая партия проверяется с помощью рентгеновской rocking curve (FWHM < 30 угл.сек), оптической спектрофотометрии (пропускание 350nm–5,500nm, > 65%), призменного рефрактометрического метода (± 0.001), картирования SHG, измерения шероховатости поверхности AFM (Ra < 0.5nm), контроля протравки доменов, измерения температуры Кюри и верификации электрооптического коэффициента (r₃₃ > 28 пм/В). Это обеспечивает стабильную работу покрытых подложек для EO, нелинейной оптики и SAW-применений.
Начните сегодня
Обратитесь в GINECHIP, чтобы подобрать подложки из LiNbO₃ под ваши требования EO, SAW или нелинейной оптики, с заказными срезами, легированием и поляризацией. Помогаем согласовать ваши спецификации — от выбора материала до подтверждённых результатов метрологии.