LNOI技术推动的锂 niobate 基光子芯片进展：性能突破与应用前景

本文主要探讨了基于锂 niobate on insulator (LNOI) 的芯片级光子学器件的最新进展。锂 niobate，因其宽广的光谱传输范围，从紫外到中红外，以及其大的非线性和电光系数而备受关注。LNOI技术的发展和商业化，为实现集成光子设备带来了前所未有的性能提升，特别是在损耗、光学非线性和电光调谐性方面。 在LNOI平台上，晶体锂 niobate的优势被充分利用，这使得制造的芯片能够在尺寸减小的同时，保持高效能和多功能性。LNOI技术的关键在于将具有优异光学特性的锂 niobate薄层直接沉积在绝缘基底上，这样既保留了材料的优良光学性质，又避免了传统晶圆上的缺陷和工艺限制。 文章详细阐述了如何利用LNOI技术来设计和制造各种高性能的光子学器件，例如光波导、模式转换器、微环谐振器、频率梳、以及非线性光学元件等。这些器件对于通信系统、量子信息处理、光学信号处理和传感应用等领域具有重大意义。通过精确控制掺杂和结构设计，研究人员能够实现这些器件的低损耗传播、增强的非线性效应以及电光调制的高效率。 此外，文中还提到了研究团队在这一领域的具体贡献，包括来自上海光机所、南开大学、东华师范大学和山东师范大学的研究者们。他们通过实验验证和理论优化，不断推进LNOI光子学器件的研发，并展示了这项技术在实际应用中的潜力。 最后，该研究强调了LNOI技术对于未来光电子学和集成光学系统的重要性，尤其是在光子集成领域，它有可能开启新的研究方向和商业化机遇。然而，文章也指出，尽管取得了一些突破，但仍然存在挑战，如器件稳定性、高温性能和成本效益等方面，需要进一步研究和改进。 这篇论文提供了对基于LNOI的芯片光子学器件的深入洞察，展示了在光子集成技术中锂 niobate的巨大潜力，同时也揭示了未来可能的发展趋势和挑战，为相关领域的科研人员和工程师提供了宝贵的参考。