ลิเธียมไนโอเบตมีอีกชื่อหนึ่งว่าซิลิคอนเชิงแสง มีคำกล่าวว่า "ลิเธียมไนโอเบตมีความสำคัญต่อการสื่อสารทางแสงเช่นเดียวกับที่ซิลิคอนมีความสำคัญต่อสารกึ่งตัวนำ" ซิลิคอนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปฏิวัติอิเล็กทรอนิกส์ แล้วอะไรทำให้ภาคอุตสาหกรรมมองวัสดุลิเธียมไนโอเบตในแง่ดีนัก?
ลิเธียมไนโอเบต (LiNbO3) เป็นที่รู้จักในอุตสาหกรรมในชื่อ “ซิลิคอนเชิงแสง” นอกจากข้อดีตามธรรมชาติ เช่น เสถียรภาพทางกายภาพและเคมีที่ดี ช่วงความโปร่งใสทางแสงกว้าง (0.4 ไมโครเมตร ~ 5 ไมโครเมตร) และค่าสัมประสิทธิ์ทางไฟฟ้าเชิงแสงสูง (33 = 27 pm/V) แล้ว ลิเธียมไนโอเบตยังเป็นผลึกชนิดหนึ่งที่มีแหล่งวัตถุดิบอุดมสมบูรณ์และราคาต่ำ มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในตัวกรองประสิทธิภาพสูง อุปกรณ์ทางไฟฟ้าเชิงแสง การจัดเก็บข้อมูลแบบโฮโลแกรม การแสดงผลโฮโลแกรม 3 มิติ อุปกรณ์ทางแสงแบบไม่เชิงเส้น การสื่อสารควอนตัมเชิงแสง และอื่นๆ ในด้านการสื่อสารเชิงแสง ลิเธียมไนโอเบตมีบทบาทหลักในการปรับแสง และได้กลายเป็นผลิตภัณฑ์หลักในตัวปรับสัญญาณไฟฟ้าเชิงแสงความเร็วสูงในปัจจุบันอีโอโมดูเลเตอร์) ตลาด.
ปัจจุบัน เทคโนโลยีหลักสำหรับการปรับเปลี่ยนแสงในอุตสาหกรรมมีอยู่ 3 ประเภท ได้แก่ ตัวปรับเปลี่ยนแสงแบบอิเล็กโทรออปติก (Eo Modulator) ที่ใช้ซิลิคอนเป็นพื้นฐาน อินเดียมฟอสไฟด์ และลิเธียมไนโอเบตแพลตฟอร์มวัสดุ ตัวปรับสัญญาณแสงซิลิคอนส่วนใหญ่ใช้ในโมดูลรับส่งสัญญาณการสื่อสารข้อมูลระยะสั้น ตัวปรับสัญญาณแสงอินเดียมฟอสไฟด์ส่วนใหญ่ใช้ในโมดูลรับส่งสัญญาณเครือข่ายการสื่อสารด้วยแสงระยะกลางและระยะไกล และตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้าลิเธียมไนโอเบต (Eo Modulator) ส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสารแบบโคherent ในเครือข่ายหลักระยะไกลและศูนย์ข้อมูลความเร็วสูงพิเศษแบบคลื่นเดี่ยว 100/200Gbps ในบรรดาแพลตฟอร์มวัสดุตัวปรับสัญญาณความเร็วสูงพิเศษทั้งสามข้างต้น ตัวปรับสัญญาณแสงลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบางที่เกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีข้อได้เปรียบด้านแบนด์วิดท์ที่วัสดุอื่นเทียบไม่ได้
ลิเธียมไนโอเบตเป็นสารอนินทรีย์ชนิดหนึ่ง มีสูตรทางเคมีคือ ลิเธียมไนโอเบตลิเอ็นบีโอ3ลิเธียมไนโอเบตเป็นผลึกเชิงลบ ผลึกเฟอร์โรอิเล็กทริก และผลึกลิเธียมไนโอเบตแบบโพลาไรซ์ ซึ่งมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าหลายประการ เช่น เพียโซอิเล็กทริก เฟอร์โรอิเล็กทริก โฟโตอิเล็กทริก ทัศนศาสตร์แบบไม่เชิงเส้น เทอร์โมอิเล็กทริก และอื่นๆ ในขณะเดียวกันก็มีปรากฏการณ์โฟโตเรฟรักทีฟด้วย ผลึกลิเธียมไนโอเบตเป็นหนึ่งในวัสดุอนินทรีย์ใหม่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เป็นวัสดุแลกเปลี่ยนพลังงานเพียโซอิเล็กทริกที่ดี วัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริก และวัสดุอิเล็กโทรออปติก โดยลิเธียมไนโอเบตมีบทบาทในการปรับเปลี่ยนแสงในการสื่อสารทางแสง
วัสดุลิเธียมไนโอเบต หรือที่รู้จักกันในชื่อ “ซิลิคอนเชิงแสง” ใช้กระบวนการไมโคร-นาโนล่าสุดในการอบไอน้ำชั้นซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) บนพื้นผิวซิลิคอน จากนั้นเชื่อมพื้นผิวลิเธียมไนโอเบตที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างพื้นผิวแยก และสุดท้ายลอกฟิล์มลิเธียมไนโอเบตออก ตัวปรับสัญญาณลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบางที่เตรียมได้นี้มีข้อดีคือ ประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ ขนาดเล็ก ผลิตได้จำนวนมาก และเข้ากันได้กับเทคโนโลยี CMOS จึงเป็นโซลูชันที่มีศักยภาพสำหรับการเชื่อมต่อเชิงแสงความเร็วสูงในอนาคต
หากศูนย์กลางของการปฏิวัติอิเล็กทรอนิกส์ตั้งชื่อตามวัสดุซิลิคอนที่ทำให้มันเป็นไปได้ การปฏิวัติโฟโตนิกส์ก็อาจสืบย้อนไปถึงวัสดุลิเธียมไนโอเบต หรือที่รู้จักกันในชื่อ “ซิลิคอนเชิงแสง” ลิเธียมไนโอเบตเป็นวัสดุโปร่งใสไม่มีสีที่รวมเอาปรากฏการณ์โฟโตเรฟรักทีฟ ปรากฏการณ์ไม่เชิงเส้น ปรากฏการณ์อิเล็กโทรออปติก ปรากฏการณ์อะคูสโตออปติก ปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริก และปรากฏการณ์ความร้อนเข้าไว้ด้วยกัน คุณสมบัติหลายอย่างของมันสามารถควบคุมได้ด้วยองค์ประกอบของผลึก การเจือปนธาตุ การควบคุมสถานะวาเลนซ์ และปัจจัยอื่นๆ มันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมตัวนำคลื่นแสง สวิตช์แสง ตัวปรับสัญญาณเพียโซอิเล็กทริกตัวปรับสัญญาณอิเล็กโทรออปติกรวมถึงเครื่องกำเนิดฮาร์มอนิกที่สอง เครื่องคูณความถี่เลเซอร์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ในอุตสาหกรรมการสื่อสารทางแสง ตัวปรับสัญญาณเป็นตลาดการใช้งานที่สำคัญสำหรับลิเธียมไนโอเบต
วันที่โพสต์: 24 ตุลาคม 2566