Слитки LiNbO₃, легированные магнием, с ориентацией 45° Z-образной огранки и 64° Y-образной огранки для систем связи 5G/6G

Краткое описание:

Слиток LiNbO3 (кристаллический слиток ниобата лития) является краеугольным камнем в передовой оптоэлектронике и квантовых технологиях, известным своими исключительными электрооптическими коэффициентами (γ₃₃ = 30,9 пм/В), широким диапазоном прозрачности (400–5200 нм) и высокой температурой Кюри (1210 °C). В отличие от обычных материалов на основе кремния, слитки LiNbO3 позволяют осуществлять высокочастотную обработку сигналов и изготавливать волноводы с большой апертурой, что делает их незаменимыми для связи 5G/6G, квантовой фотоники и промышленного зондирования. Недавние достижения в области гетерогенной интеграции (например, композитные пластины на основе Si) и устранения дефектов (например, легирование Mg) еще больше расширили его применимость в экстремальных условиях, таких как высокотемпературные (>400 °C) датчики и радиационно-стойкие аэрокосмические системы.

Напишите нам письмо

Функции

Технические параметры

Кристаллическая структура	Шестиугольный
Постоянная решетки	а = 5,154 Å с = 13,783 Å
Mp	1650 о С
Плотность	7,45 г/см3
Температура Кюри	610 о С
Твёрдость	5,5 - 6 по шкале Мооса
Коэффициент теплового расширения	аа = 1,61 х 10 -6 / к ас = 4,1 х 10 -6 / к
Удельное сопротивление	1015 Втм
Диэлектрическая проницаемость	es11/e0: 39~43 es33/e0: 42~43 et11/e0: 51~54 et11/e0: 43~46
Цвет	Бесцветный
Через ряд	0,4 ~ 5,0 мкм
Показатель преломления	нет = 2,176 ne = 2,180 при 633 нм

Основные технические характеристики

Слиток LiNbO3 обладает рядом превосходных свойств:

1. Электрооптические характеристики:

Высокий коэффициент нелинейности: d₃₃= 34,4 пм/В, что обеспечивает эффективную генерацию второй гармоники (SHG) и оптическую параметрическую генерацию (OPO) для настраиваемых инфракрасных источников.

Широкополосная передача: минимальное поглощение в видимом спектре (α < 0,1 дБ/см при 1550 нм), критично для оптических усилителей C-диапазона и квантового преобразования частоты.

2. Механическая и термическая прочность:

Низкий коэффициент теплового расширения: КТР = 14,4×10⁻⁶/K (ось a), что обеспечивает совместимость с кремниевыми подложками в гибридных фотонных схемах.

Высокий пьезоэлектрический отклик: g₃₃> 20 мВ/м, идеально подходит для фильтров поверхностных акустических волн (ПАВ) в системах 5G mmWave.

3. Контроль дефектов:

Плотность микротрубок: <0,1 см⁻² (8-дюймовые слитки), подтверждено методом синхротронной рентгеновской дифракции.

Стойкость к радиации: Минимальное искажение решетки под действием электрических полей напряженностью 100 кВ/см, подтвержденное испытаниями аэрокосмического класса.

Стратегические приложения

Слиток LiNbO3 стимулирует инновации в передовых областях:

1. Квантовая фотоника:

Источники одиночных фотонов: используя нелинейное понижающее преобразование, LiNbO3 позволяет генерировать запутанные пары фотонов для систем квантового распределения ключей (QKD).

Квантовая память: интеграция с волокнами, легированными Er³⁺, позволяет достичь 30% эффективности хранения на длине волны 1530 нм, что критически важно для квантовых сетей большой протяженности.

2. Оптико-электронные системы:

Высокоскоростные модуляторы: X-cut LiNbO3 достигает полосы пропускания 40 ГГц с вносимыми потерями <1 дБ, превосходя LiTaO3 в оптических трансиверах 400G.

Удвоение частоты лазера: LiNbO3, легированный магнием (порог 6%), снижает фоторефракционные повреждения, обеспечивая стабильное преобразование 1064 нм → 532 нм в системах LiDAR.

3. Промышленное зондирование:

Высокотемпературные датчики давления: работают непрерывно при температуре 600 °C, используя пьезоэлектрический резонанс для мониторинга нефте- и газопроводов.

Трансформаторы тока: совместное легирование Fe/Mg повышает чувствительность (0,1% полной шкалы) в интеллектуальных сетях.

Услуги и решения XKH

Наши услуги по работе со слитками LiNbO3 разработаны для масштабируемости и точности:

1. Изготовление на заказ:

Варианты размеров: слитки размером 3–8 дюймов с геометрией огранки X/Y/Z и огранки Y под углом 42°, допуск угла ±0,01°.

Контроль легирования: совместное легирование Fe/Mg по методу Чохральского (диапазон концентраций 10¹⁶–10¹⁹ см⁻³) для оптимизации фоторефрактивного сопротивления.

2. Расширенная обработка:

Гетерогенная интеграция: Композитные пластины Si-LN (толщиной 300–600 нм) с теплопроводностью до 8,78 Вт/м·К для высокочастотных ПАВ-фильтров.

Изготовление волноводов: методы протонного обмена (PE) и обратного протонного обмена (RPE) позволяют получать субмикронные волноводы (Δn >0,7) для электрооптических модуляторов 40 ГГц.

3. Обеспечение качества:

Сквозное тестирование: Рамановская спектроскопия (проверка политипа), рентгеновская дифракция (кристалличность) и АСМ (морфология поверхности) гарантируют соответствие стандартам MIL-PRF-4520J и JEDEC-033.

Глобальная логистика: доставка с контролируемой температурой (±0,5°C) и экстренная доставка в течение 48 часов по Азиатско-Тихоокеанскому региону, Европе и Северной Америке.

Конкурентные преимущества

1. Экономическая эффективность: 8-дюймовые слитки сокращают отходы материала на 30% по сравнению с 4-дюймовыми аналогами, снижая затраты на единицу продукции на 18%.

2. Показатели эффективности:

Полоса пропускания ПАВ-фильтра: >1,28 ГГц (против 0,8 ГГц для LiTaO3), что критически важно для диапазонов миллиметровых волн 5G.

Термоциклирование: выдерживает циклы от -200 до 500 °C с короблением <0,05%, что подтверждено испытаниями автомобильного LiDAR.

1. Устойчивость: методы переработки вторичного сырья сокращают потребление воды на 40%, а потребление энергии — на 25%.

Заключение

Слиток LiNbO3 остается материалом выбора для оптоэлектроники следующего поколения, сочетая непревзойденные электрооптические характеристики с надежностью промышленного уровня. От квантовых вычислений до коммуникаций 6G, его универсальность и масштабируемость позиционируют его как критически важный инструмент будущих технологий. Сотрудничайте с нами, чтобы использовать передовые решения по легированию, устранению дефектов и гетерогенной интеграции, адаптированные к потребностям вашего приложения.