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

Слитки LiNbO₃, легированные магнием, с ориентацией Z-образного среза 45° и Y-образного среза 64° для систем связи 5G/6G. Изображение

Краткое описание:

Слиток LiNbO3 (кристаллический слиток ниобата лития) является краеугольным материалом 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 традиционных материалов на основе кремния, слитки LiNbO3 позволяют осуществлять высокочастотную обработку сигналов и изготовление волноводов с большой апертурой, что делает их незаменимыми для связи 5G/6G, квантовой фотоники и промышленных датчиков. 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.

Написать нам письмо

Функции

Технические параметры

Кристаллическая структура	Шестиугольный
Постоянная решетки	а = 5,154 Å с = 13,783 Å
Mp	1650 °С
Плотность	7,45 г/см3
Температура Кюри	610 о С
Твердость	5,5 - 6 по шкале Мооса
Коэффициент теплового расширения	аа = 1,61 x 10 -6 / k ac = 4,1 x 10 -6 / k
Удельное сопротивление	1015 Вт·м
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 (ГВГ) и оптическую параметрическую генерацию (ОПГ) для настраиваемых инфракрасных источников.

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

2. Механическая и термическая прочность:

Низкое тепловое расширение: 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 (слитки диаметром 8 дюймов), подтверждено методом синхротронной рентгеновской дифракции.

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

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. Оптоэлектронные 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. Промышленные датчики:

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 слиткам 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 42°Y, допуск по углу наклона ±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 фильтров на ПАВ.

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 SAW-фильтра: >1,28 ГГц (по сравнению с 0,8 ГГц для LiTaO3), что критически важно для диапазонов 5G mmWave.

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

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

Заключение

Слиток LiNbO3 остаётся предпочтительным материалом для оптоэлектроники нового поколения, сочетая в себе непревзойдённые электрооптические характеристики и надёжность промышленного уровня. Его универсальность и масштабируемость делают его важнейшим инструментом развития технологий будущего — от квантовых вычислений до связи 6G. Сотрудничайте с нами, чтобы использовать передовые решения в области легирования, устранения дефектов и гетерогенной интеграции, адаптированные к потребностям вашего приложения.