يُعرف نيوبات الليثيوم أيضًا باسم السيليكون البصري. ويُقال إن "نيوبات الليثيوم في مجال الاتصالات البصرية كالسيليكون في مجال أشباه الموصلات". ونظرًا لأهمية السيليكون في ثورة الإلكترونيات، فما الذي يجعل الصناعة متفائلة جدًا بشأن مواد نيوبات الليثيوم؟
يُعرف نيوبات الليثيوم (LiNbO3) في الصناعة باسم "السيليكون البصري". فبالإضافة إلى مزاياه الطبيعية، مثل استقراره الفيزيائي والكيميائي الجيد، ونافذة الشفافية البصرية الواسعة (0.4 ميكرومتر ~ 5 ميكرومتر)، ومعامله الكهروضوئي الكبير (33 = 27 بيكومتر/فولت)، يُعد نيوبات الليثيوم أيضًا نوعًا من البلورات ذات مصادر خام وفيرة وسعر منخفض. ويُستخدم على نطاق واسع في المرشحات عالية الأداء، والأجهزة الكهروضوئية، والتخزين الهولوغرافي، وشاشات العرض الهولوغرافية ثلاثية الأبعاد، والأجهزة البصرية غير الخطية، والاتصالات الكمومية البصرية، وغيرها. وفي مجال الاتصالات البصرية، يلعب نيوبات الليثيوم دورًا رئيسيًا في تعديل الضوء، وقد أصبح المنتج السائد في مُعدِّلات الإشارات الكهروضوئية عالية السرعة الحالية.مُعدِّل الأيونات) سوق.
توجد حاليًا ثلاث تقنيات رئيسية لتعديل الضوء في الصناعة: المُعدِّلات الكهروضوئية (Eo Modulator) القائمة على ضوء السيليكون، وفوسفيد الإنديوم، ونيوبات الليثيومتُستخدم منصات المواد المختلفة. يُستخدم مُعدِّل السيليكون البصري بشكل أساسي في وحدات الإرسال والاستقبال للاتصالات قصيرة المدى، بينما يُستخدم مُعدِّل فوسفيد الإنديوم بشكل أساسي في وحدات الإرسال والاستقبال لشبكات الاتصالات البصرية متوسطة وطويلة المدى، أما مُعدِّل نيوبات الليثيوم الكهروضوئي (Eo Modulator) فيُستخدم بشكل أساسي في الاتصالات المتماسكة لشبكات العمود الفقري طويلة المدى ومراكز البيانات فائقة السرعة أحادية الموجة بسرعة 100/200 جيجابت في الثانية. من بين منصات المواد الثلاث المذكورة أعلاه لمُعدِّلات السرعة الفائقة، يتميز مُعدِّل نيوبات الليثيوم ذو الطبقة الرقيقة، الذي ظهر في السنوات الأخيرة، بميزة عرض النطاق الترددي التي لا تُضاهيها المواد الأخرى.
نيوبات الليثيوم هو نوع من المواد غير العضوية، صيغته الكيميائيةLiNbO3نيوبات الليثيوم، بلورة سالبة، بلورة كهروإجهادية، بلورة نيوبات الليثيوم المستقطبة، تتميز بخصائص كهرضغطية، كهرضغطية، كهروضوئية، بصريات غير خطية، كهروحرارية، وغيرها، بالإضافة إلى تأثيرها الكهروضوئي. تُعد بلورة نيوبات الليثيوم من أكثر المواد غير العضوية الجديدة استخدامًا، فهي مادة جيدة لتبادل الطاقة الكهرضغطية، ومادة كهروإجهادية، ومادة كهروضوئية. يلعب نيوبات الليثيوم، كمادة كهروضوئية، دورًا هامًا في تعديل الضوء في الاتصالات البصرية.
تستخدم مادة نيوبات الليثيوم، المعروفة باسم "السيليكون البصري"، أحدث تقنيات التصنيع الدقيقة والنانوية لترسيب طبقة من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) على ركيزة السيليكون، ثم ربط ركيزة نيوبات الليثيوم عند درجة حرارة عالية لتكوين سطح قابل للفصل، وأخيرًا إزالة طبقة نيوبات الليثيوم الرقيقة. يتميز مُعدِّل نيوبات الليثيوم ذو الطبقة الرقيقة المُحضَّر بأداء عالٍ، وتكلفة منخفضة، وحجم صغير، وإمكانية الإنتاج بكميات كبيرة، وتوافقه مع تقنية CMOS، مما يجعله حلاً واعدًا للربط البصري عالي السرعة في المستقبل.
إذا كان مركز ثورة الإلكترونيات يُنسب إلى مادة السيليكون التي مهدت لها الطريق، فإن ثورة الفوتونيات يمكن إرجاعها إلى مادة نيوبات الليثيوم، المعروفة باسم "السيليكون البصري". نيوبات الليثيوم مادة شفافة عديمة اللون تجمع بين التأثيرات الكهروضوئية، والتأثيرات غير الخطية، والتأثيرات الكهروضوئية، والتأثيرات الصوتية البصرية، والتأثيرات الكهروإجهادية، والتأثيرات الحرارية. يمكن التحكم في العديد من خصائصها من خلال التركيب البلوري، وتطعيم العناصر، والتحكم في حالة التكافؤ، وعوامل أخرى. تُستخدم على نطاق واسع في تحضير الموجهات الضوئية، والمفاتيح الضوئية، والمعدلات الكهروإجهادية.مُعدِّل كهروضوئيمولد التوافقي الثاني، ومضاعف تردد الليزر، وغيرها من المنتجات. في صناعة الاتصالات الضوئية، تُعدّ المُعدِّلات سوقًا تطبيقية مهمة لنيوبات الليثيوم.
تاريخ النشر: ٢٤ أكتوبر ٢٠٢٣