Ingoty LiNbO₃ dopované hořčíkem s orientací řezu 45°Z a řezu 64°Y pro komunikační systémy 5G/6G

Mg-dopované ingoty LiNbO₃ s orientací řezu 45°Z a řezu 64°Y pro komunikační systémy 5G/6G. Obrázek

Stručný popis:

Ingot LiNbO3 (krystalický ingot lithium-niobátu) je základním materiálem v pokročilé optoelektronice a kvantových technologiích, známý svými výjimečnými elektrooptickými koeficienty (γ₃₃ = 30,9 pm/V), širokým rozsahem průhlednosti (400–5 200 nm) a vysokou Curieovou teplotou (1210 °C). Na rozdíl od konvenčních materiálů na bázi křemíku umožňují ingoty LiNbO3 vysokofrekvenční zpracování signálu a výrobu vlnovodů s velkou aperturou, což je činí nepostradatelnými pro komunikaci 5G/6G, kvantovou fotoniku a průmyslové snímání. Nedávný pokrok v heterogenní integraci (např. kompozitní destičky na bázi křemíku) a zmírňování defektů (např. dopování Mg) dále rozšířil jeho použitelnost do extrémních prostředí, jako jsou vysokoteplotní (>400 °C) senzory a radiačně zpevněné letecké a kosmické systémy.

Pošlete nám e-mail

Funkce

Technické parametry

Krystalová struktura	Šestihranný
Mřížková konstanta	a = 5,154 Å c = 13,783 Å
Mp	1650 °C
Hustota	7,45 g/cm3
Curieova teplota	610 °C
Tvrdost	5,5 - 6 Mohsova stupnice
Koeficient tepelné roztažnosti	aa = 1,61 × 10⁻⁶/k, ac = 4,1 × 10⁻⁶/k
Odpor	1015 Wm
Permitivita	es11 / e0: 39 ~ 43 es33 / e0: 42 ~ 43 et11 / e0: 51 ~ 54 et11 / e0: 43 ~ 46
Barva	Bezbarvý
Prostřednictvím řady	0,4 ~ 5,0 μm
Index lomu	ne = 2,176 ne = 2,180 @ 633 nm

Klíčové technické vlastnosti

Ingot LiNbO3 vykazuje řadu vynikajících vlastností:

1. Elektrooptický výkon:

Vysoký nelineární koeficient: d₃₃ = 34,4 pm/V, což umožňuje efektivní generování druhé harmonické (SHG) a optické parametrické oscilace (OPO) pro laditelné infračervené zdroje.

Širokopásmový přenos: Minimální absorpce ve viditelném spektru (α < 0,1 dB/cm při 1550 nm), kritická pro optické zesilovače v pásmu C a kvantovou frekvenční konverzi.

2. Mechanická a tepelná odolnost:

Nízká tepelná roztažnost: CTE = 14,4×10⁻⁶/K (osa a), což zajišťuje kompatibilitu s křemíkovými substráty v hybridních fotonických obvodech.

Vysoká piezoelektrická odezva: g₃₃ > 20 mV/m, ideální pro filtry s povrchovou akustickou vlnou (SAW) v mmWave systémech 5G.

3. Kontrola vad:

Hustota mikrotrubiček: <0,1 cm⁻² (20cm ingoty), ověřeno synchrotronovou rentgenovou difrakcí.

Odolnost proti záření: Minimální zkreslení mřížky v elektrických polích 100 kV/cm, ověřeno v leteckých zkouškách.

Strategické aplikace

Ingot LiNbO3 je hnací silou inovací v nejmodernějších oblastech:

1. Kvantová fotonika:

Zdroje jednotlivých fotonů: Využitím nelineární downkonverze umožňuje LiNbO3 generování provázaných fotonových párů pro systémy s kvantovou distribucí klíčů (QKD).

Kvantová paměť: Integrace s vlákny dopovanými Er³⁺ dosahuje 30% účinnosti ukládání při 1530 nm, což je klíčové pro kvantové sítě na dlouhé vzdálenosti.

2. Optoelektronické systémy:

Vysokorychlostní modulátory: X-cut LiNbO3 dosahuje šířky pásma 40 GHz se ztrátou vložení <1 dB, čímž překonává LiTaO3 v optických transceiverech 400G.

Zdvojnásobení laserové frekvence: LiNbO3 dopovaný Mg (práh 6 %) snižuje fotorefraktivní poškození, což umožňuje stabilní konverzi 1064 nm → 532 nm v systémech LiDAR.

3. Průmyslové snímání:

Vysokoteplotní tlakové senzory: Pracují nepřetržitě při 600 °C a využívají piezoelektrickou rezonanci pro monitorování ropovodů/plynovodů.

Proudové transformátory: Společné dopování Fe/Mg zvyšuje citlivost (0,1 % FS) v aplikacích inteligentních sítí.

Služby a řešení XKH

Naše služby v oblasti ingotů LiNbO3 jsou navrženy pro škálovatelnost a přesnost:

1. Zakázková výroba:

Možnosti velikostí: Ingoty o průměru 3–8 palců s geometriemi řezu X/Y/Z a řezu 42°Y, úhlová tolerance ±0,01°.

Kontrola dopingu: Ko-doping Fe/Mg metodou Czochralského (rozsah koncentrací 10¹⁶–10¹⁹ cm⁻³) pro optimalizaci fotorefraktivního odporu.

2. Pokročilé zpracování:

Heterogenní integrace: Kompozitní destičky Si-LN (tloušťka 300–600 nm) s tepelnou vodivostí až 8,78 W/m·K pro vysokofrekvenční SAW filtry.

Výroba vlnovodů: Techniky protonové výměny (PE) a reverzní protonové výměny (RPE) poskytují submikronové vlnovody (Δn > 0,7) pro elektrooptické modulátory o frekvenci 40 GHz.

3. Zajištění kvality:

Komplexní testování: Ramanova spektroskopie (ověření polytypů), XRD (krystalinita) a AFM (morfologie povrchu) zajišťují shodu s normami MIL-PRF-4520J a JEDEC-033.

Globální logistika: Přeprava s řízenou teplotou (±0,5 °C) a 48hodinové nouzové doručení v Asii a Tichomoří, Evropě a Severní Americe.

Konkurenční výhody

1. Cenová efektivita: 8palcové ingoty snižují plýtvání materiálem o 30 % ve srovnání se 4palcovými alternativami, což snižuje jednotkové náklady o 18 %.

2. Ukazatele výkonu:

Šířka pásma SAW filtru: >1,28 GHz (oproti 0,8 GHz pro LiTaO3), kritická pro mmvlnná pásma 5G.

Tepelné cyklování: Odolává cyklům -200–500 °C s deformací <0,05 %, ověřeno v automobilových LiDAR testech.

1. Udržitelnost: Recyklovatelné metody zpracování snižují spotřebu vody o 40 % a spotřebu energie o 25 %.

Závěr

Ingot LiNbO3 zůstává preferovaným materiálem pro optoelektroniku nové generace, který kombinuje bezkonkurenční elektrooptický výkon se spolehlivostí průmyslové úrovně. Od kvantových výpočtů až po komunikaci 6G, jeho všestrannost a škálovatelnost ho staví do klíčového postavení pro budoucí technologie. Spolupracujte s námi a využijte špičková řešení pro dopování, zmírňování defektů a heterogenní integraci přizpůsobená potřebám vaší aplikace.