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Updated: May 6, 2026

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Published on: June 3, 2015

Circuitos integrados fotónicos de tantalato de litio para la fabricación en volumen

Chengli Wang^1,2,3, Zihan Li^2,3, Johann Riemensberger^2,3

¹National Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China.

|May 8, 2024

Resumen

Los circuitos integrados fotónicos de tantalato de litio (LiTaO3) ofrecen una alternativa de bajo costo y escalable a los PIC de niobato de litio (LiNbO3). Esta investigación demuestra PIC LiTaO3 de alto rendimiento para aplicaciones electro-ópticas de próxima generación.

Área de la Ciencia:

Ciencias de los materiales
La fotónica
Ingeniería eléctrica

Sus antecedentes:

Los circuitos integrados fotónicos electro-ópticos (PIC) que utilizan niobato de litio (LiNbO3) ofrecen un alto rendimiento, pero están limitados por los altos costos y los pequeños tamaños de las obleas.
La falta de aplicaciones de gran volumen para los PIC de LiNbO3 dificulta su adopción industrial generalizada, a diferencia de la fotónica de silicio sobre aislante (SOI).
El uso comercial existente de LiTaO3 para filtros 5G sugiere el potencial de una fabricación escalable y rentable.

Objetivo del estudio:

Investigar el tantalato de litio (LiTaO3) como un material viable para circuitos integrados fotónicos escalables de baja pérdida (PIC).
Demostrar el rendimiento de los PIC basados en LiTaO3, incluidos los moduladores, y su idoneidad para aplicaciones avanzadas.
Establecer LiTaO3 como una alternativa rentable al LiNbO3 para los PIC electro-ópticos de próxima generación.

Principales métodos:

Fabricación de PIC de baja pérdida mediante un proceso de fabricación paso a paso basado en ultravioleta profunda (DUV) en LiTaO3.
Caracterización de los PIC de LiTaO3, incluidas las mediciones de pérdidas (5,6 dB/m).
Demostración de un modulador LiTaO3 Mach-Zehnder (MZM) con un producto de media longitud de onda de voltaje de 1,9 V cm y un ancho de banda electroóptico de 40 GHz.

Principales resultados:

Se obtienen PIC de LiTaO3 de baja pérdida (5,6 dB/m) mediante la fabricación de pastillas DUV.
Se ha demostrado un MZM LiTaO3 con un producto VπL de 1,9 V y un ancho de banda de 40 GHz competitivo.
LiTaO3 exhibe una birefringencia más baja que LiNbO3, lo que permite circuitos de alta densidad y operación de banda ancha a través de bandas de telecomunicaciones.
La plataforma LiTaO3 admite la generación de microcombas de solitones.

Conclusiones:

El tantalato de litio (LiTaO3) es un material prometedor para la fabricación de circuitos integrados fotónicos electro-ópticos (PIC) de bajo costo y alto rendimiento.
El proceso de fabricación escalonado de los pasadores DUV permite la producción rentable de los PIC de LiTaO3.
Los PIC de LiTaO3 ofrecen ventajas sobre LiNbO3, incluida una menor birefringencia y la idoneidad para diversas aplicaciones, desde centros de datos hasta aceleradores de IA.

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