Mg-легирани LiNbO₃ блокове с ориентация на 45°Z-срез и 64°Y-срез за 5G/6G комуникационни системи

Кратко описание:

LiNbO3 слитък (литиево-ниобатен кристален слитък) е основен материал в напредналата оптоелектроника и квантовите технологии, известен с изключителните си електрооптични коефициенти (γ₃₃ = 30,9 pm/V), широкия диапазон на прозрачност (400–5200 nm) и високата температура на Кюри (1210°C). За разлика от конвенционалните материали на силициева основа, LiNbO3 слитъците позволяват високочестотна обработка на сигнали и производство на вълноводи с голяма апертура, което ги прави незаменими за 5G/6G комуникации, квантова фотоника и индустриално сензорно наблюдение. Последните постижения в хетерогенната интеграция (напр. композитни пластини на базата на Si) и смекчаването на дефектите (напр. Mg легиране) допълнително разшириха приложимостта му до екстремни среди, като например високотемпературни (>400°C) сензори и радиационно-устойчиви аерокосмически системи.

Изпратете ни имейл

Характеристики

Технически параметри

Кристална структура	Шестоъгълен
Решетъчна константа	a = 5,154 Å c = 13,783 Å
Mp	1650°C
Плътност	7,45 г/см3
Температура на Кюри	610°C
Твърдост	5,5 - 6 Моос
Коефициент на термично разширение	aa = 1,61 x 10⁻⁶ / k ac = 4,1 x 10⁻⁶ / k
Съпротивление	1015 Wm
Диелектрична проницаемост	es11 / e0: 39 ~ 43 es33 / e0: 42 ~ 43 et11 / e0: 51 ~ 54 et11 / e0: 43 ~ 46
Цвят	Безцветен
Чрез редица	0,4 ~ 5,0 мкм
Индекс на пречупване	не = 2,176 ne = 2,180 при 633 nm

Основни технически характеристики

LiNbO3 слитъците проявяват набор от превъзходни свойства:

1. Електрооптични характеристики:

Висок нелинеен коефициент: d₃₃ = 34,4 pm/V, което позволява ефективно генериране на втора хармоника (SHG) и оптично параметрично трептене (OPO) за настройваеми инфрачервени източници.

Широколентово предаване: Минимално поглъщане във видимия спектър (α < 0,1 dB/cm при 1550 nm), критично за оптичните усилватели в C-лентата и квантовото преобразуване на честотата.

2. Механична и термична устойчивост:

Ниско термично разширение: CTE = 14,4×10⁻⁶/K (ос a), което осигурява съвместимост със силициеви подложки в хибридни фотонни схеми.

Висок пиезоелектричен отклик: g₃₃ > 20 mV/m, идеален за филтри с повърхностни акустични вълни (SAW) в 5G mmWave системи.

3. Контрол на дефектите:

Плътност на микротръбите: <0,1 cm⁻² (8-инчови блокове), валидирана чрез синхротронна рентгенова дифракция.

Устойчивост на радиация: Минимално изкривяване на решетката при електрически полета от 100 kV/cm, валидирано при тестове с аерокосмически клас.

Стратегически приложения

LiNbO3 слитъците са движеща сила на иновациите в авангардни области:

1. Квантова фотоника:

Еднофотонни източници: Използвайки нелинейно преобразуване надолу, LiNbO3 позволява генериране на заплетени фотонни двойки за системи с квантово разпределение на ключове (QKD).

Квантова памет: Интеграцията с Er³⁺-легирани влакна постига 30% ефективност на съхранение при 1530 nm, което е критично за квантовите мрежи на дълги разстояния.

2. Оптоелектронни системи:

Високоскоростни модулатори: X-cut LiNbO3 постига честотна лента от 40 GHz със загуба на вмъкване <1 dB, превъзхождайки LiTaO3 в 400G оптични приемо-предаватели.

Удвояване на лазерната честота: Mg-легираният LiNbO3 (6% праг) намалява фоторефрактивните щети, позволявайки стабилно преобразуване от 1064 nm → 532 nm в LiDAR системи.

3. Индустриално сензорно наблюдение:

Сензори за високотемпературно налягане: Работят непрекъснато при 600°C, използвайки пиезоелектричен резонанс за мониторинг на нефтопроводи/газопроводи.

Токови трансформатори: Съвместното легиране с Fe/Mg повишава чувствителността (0,1% FS) в приложенията за интелигентни мрежи.

XKH Услуги и решения

Нашите услуги за слитъци LiNbO3 са проектирани за мащабируемост и прецизност:

1. Изработка по поръчка:

Опции за размер: Блокове с размер 3–8 инча с геометрии X/Y/Z-разрязване и 42°Y-разрязване, ъглов толеранс ±0,01°.

Допинг контрол: Fe/Mg ко-допиране чрез метода на Чохралски (диапазон на концентрация 10¹⁶–10¹⁹ cm⁻³) за оптимизиране на фоторефрактивното съпротивление.

2. Разширена обработка:

Хетерогенна интеграция: Si-LN композитни пластини (дебелина 300–600 nm) с топлопроводимост до 8,78 W/m·K за високочестотни SAW филтри.

Изработване на вълноводи: Техниките за протонен обмен (PE) и обратен протонен обмен (RPE) водят до субмикронни вълноводи (Δn > 0.7) за 40 GHz електрооптични модулатори.

3. Осигуряване на качеството:

Цялостно тестване: Раманова спектроскопия (проверка на политип), XRD (кристалност) и AFM (морфология на повърхността) осигуряват съответствие с MIL-PRF-4520J и JEDEC-033.

Глобална логистика: Доставка с контролирана температура (±0,5°C) и 48-часова аварийна доставка в Азиатско-тихоокеанския регион, Европа и Северна Америка.

Конкурентни предимства

1. Ефективност на разходите: 8-инчовите блокове намаляват разхищението на материали с 30% в сравнение с 4-инчовите алтернативи, като понижават разходите за единица с 18%.

2. Показатели за ефективност:

Честотна лента на SAW филтъра: >1,28 GHz (спрямо 0,8 GHz за LiTaO3), критична за 5G mmWave диапазони.

Термично циклиране: Издържа на цикли от -200 до 500°C с <0,05% деформация, валидирано в автомобилни LiDAR тестове.

1. Устойчивост: Рециклируемите методи за обработка намаляват потреблението на вода с 40% и потреблението на енергия с 25%.

Заключение

LiNbO3 блокът остава предпочитаният материал за оптоелектроника от следващо поколение, съчетавайки несравнима електрооптична производителност с надеждност от индустриален клас. От квантовите изчисления до 6G комуникациите, неговата гъвкавост и мащабируемост го позиционират като ключов фактор за бъдещите технологии. Партнирайте с нас, за да се възползвате от авангардни решения за легиране, смекчаване на дефекти и хетерогенна интеграция, съобразени с нуждите на вашето приложение.