ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពលីចូម នីអូបេត (LN) ហ្វីលស្តើង
Lithium niobate (LN) មានរចនាសម្ព័នគ្រីស្តាល់តែមួយគត់ និងឥទ្ធិពលរាងកាយដ៏សម្បូរបែប ដូចជាឥទ្ធិពល nonlinear ផលប៉ះពាល់ electro-optic ផលប៉ះពាល់ pyroelectric និងផលប៉ះពាល់ piezoelectric ។ ទន្ទឹមនឹងនេះដែរវាមានគុណសម្បត្តិនៃបង្អួចតម្លាភាពអុបទិកធំទូលាយនិងស្ថេរភាពរយៈពេលវែង។ លក្ខណៈទាំងនេះធ្វើឱ្យ LN ក្លាយជាវេទិកាដ៏សំខាន់មួយសម្រាប់ជំនាន់ថ្មីនៃ photonics រួមបញ្ចូលគ្នា។ នៅក្នុងឧបករណ៍អុបទិក និងប្រព័ន្ធអុបទិក លក្ខណៈរបស់ LN អាចផ្តល់នូវមុខងារ និងដំណើរការដ៏សំបូរបែប ជំរុញការអភិវឌ្ឍន៍ទំនាក់ទំនងអុបទិក កុំព្យូទ័រអុបទិក និងវាលចាប់សញ្ញាអុបទិក។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយដោយសារតែការស្រូបយកខ្សោយនិងលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីសូឡង់នៃលីចូម niobate កម្មវិធីរួមបញ្ចូលគ្នានៃលីចូម niobate នៅតែប្រឈមមុខនឹងបញ្ហានៃការរកឃើញពិបាក។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ របាយការណ៍នៅក្នុងវិស័យនេះភាគច្រើនរួមមាន waveguide រួមបញ្ចូលគ្នា photodetectors និង heterojunction photodetectors ។
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារួមបញ្ចូលរលកពន្លឺដែលមានមូលដ្ឋានលើ lithium niobate ជាធម្មតាផ្តោតលើទំនាក់ទំនងអុបទិក C-band (1525-1565nm) ។ នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃមុខងារ LN ដើរតួនាទីជាចម្បងនៃរលកដឹកនាំ ខណៈពេលដែលមុខងាររកឃើញអុបតូអេឡិចត្រូនិចពឹងផ្អែកជាចម្បងលើឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកដូចជាស៊ីលីកុន ក្រុម III-V ខ្សែសង្វាក់តូចចង្អៀត bandgap semiconductors និងវត្ថុធាតុពីរវិមាត្រ។ នៅក្នុងស្ថាបត្យកម្មបែបនេះ ពន្លឺត្រូវបានបញ្ជូនតាមរលកអុបទិក lithium niobate ជាមួយនឹងការបាត់បង់ទាប ហើយបន្ទាប់មកត្រូវបានស្រូបយកដោយសម្ភារៈ semiconductor ផ្សេងទៀតដោយផ្អែកលើឥទ្ធិពល photoelectric (ដូចជា photoconductivity ឬ photovoltaic effect) ដើម្បីបង្កើនកំហាប់ក្រុមហ៊ុនបញ្ជូន និងបំប្លែងវាទៅជាសញ្ញាអគ្គិសនីសម្រាប់ទិន្នផល។ គុណសម្បត្តិគឺកម្រិតបញ្ជូនប្រតិបត្តិការខ្ពស់ (~GHz) វ៉ុលប្រតិបត្តិការទាប ទំហំតូច និងភាពឆបគ្នាជាមួយនឹងការរួមបញ្ចូលបន្ទះឈីប photonic ។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែការបំបែកលំហនៃវត្ថុធាតុលីចូម niobate និង semiconductor ទោះបីជាពួកវានីមួយៗអនុវត្តមុខងាររបស់ពួកគេក៏ដោយ LN ដើរតួនាទីក្នុងការដឹកនាំរលក និងទ្រព្យសម្បត្តិបរទេសដ៏ល្អឥតខ្ចោះផ្សេងទៀតមិនត្រូវបានប្រើប្រាស់បានល្អទេ។ សមា្ភារៈ semiconductor ដើរតួនាទីតែក្នុងការបំប្លែង photoelectric ហើយខ្វះការភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមក ដែលបណ្តាលឱ្យមានក្រុមប្រតិបត្តិការមានកម្រិត។ នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃការអនុវត្តជាក់លាក់ការភ្ជាប់គ្នានៃពន្លឺពីប្រភពពន្លឺទៅ lithium niobate optical waveguide បណ្តាលឱ្យមានការខាតបង់យ៉ាងសំខាន់ និងតម្រូវការដំណើរការដ៏តឹងរឹង។ លើសពីនេះ ថាមពលអុបទិកពិតប្រាកដនៃពន្លឺដែលបំភាយទៅលើបណ្តាញឧបករណ៍ semiconductor នៅក្នុងតំបន់ភ្ជាប់គឺពិបាកក្នុងការក្រិតតាមខ្នាត ដែលកំណត់ការរកឃើញរបស់វា។
ប្រពៃណីឧបករណ៍ចាប់រូបភាពប្រើសម្រាប់កម្មវិធីរូបភាពគឺជាធម្មតាផ្អែកលើសម្ភារៈ semiconductor។ ដូច្នេះហើយ សម្រាប់លីចូម niobate អត្រាស្រូបយកពន្លឺទាប និងលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីសូឡង់របស់វា ធ្វើឱ្យវាមិនត្រូវបានពេញចិត្តដោយអ្នកស្រាវជ្រាវ photodetector ដោយមិនសង្ស័យ និងសូម្បីតែចំណុចពិបាកមួយនៅក្នុងវិស័យនេះ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យា heterojunction ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះបាននាំមកនូវក្តីសង្ឃឹមដល់ការស្រាវជ្រាវនៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលមានមូលដ្ឋានលើ lithium niobate ។ សមា្ភារៈផ្សេងទៀតដែលមានការស្រូបយកពន្លឺខ្លាំង ឬដំណើរការល្អ អាចត្រូវបានរួមបញ្ចូលជាមួយលីចូម niobate ដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ការខ្វះខាតរបស់វា។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ប៉ូលលីចូមដោយឯកឯងបណ្តាលឱ្យមានលក្ខណៈ pyroelectric នៃលីចូម niobate ដោយសារតែ anisotropy រចនាសម្ព័ន្ធរបស់វាអាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយការបំប្លែងទៅជាកំដៅក្រោមការ irradiation ពន្លឺ ដោយហេតុនេះការផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈ pyroelectric សម្រាប់ការរកឃើញ optoelectronic ។ ឥទ្ធិពលកម្ដៅនេះមានគុណសម្បត្តិនៃការបើកទូលាយ និងការបើកបរដោយខ្លួនឯង ហើយអាចបំពេញបន្ថែមបានយ៉ាងល្អ និងលាយជាមួយនឹងសម្ភារៈផ្សេងទៀត។ ការប្រើប្រាស់សមកាលកម្មនៃឥទ្ធិពលកម្ដៅ និង photoelectric បានបើកយុគសម័យថ្មីសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលមានមូលដ្ឋានលើ lithium niobate ដែលអនុញ្ញាតឱ្យឧបករណ៍អាចបញ្ចូលគ្នានូវគុណសម្បត្តិនៃផលប៉ះពាល់ទាំងពីរ។ ហើយដើម្បីបង្កើតឡើងសម្រាប់ចំណុចខ្វះខាត និងសម្រេចបានការរួមបញ្ចូលគ្នានៃគុណសម្បត្តិ វាជាចំណុចក្តៅនៃការស្រាវជ្រាវក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ។ លើសពីនេះទៀត ការប្រើប្រាស់ការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង វិស្វកម្មក្រុមតន្រ្តី និងវិស្វកម្មពិការភាព ក៏ជាជម្រើសដ៏ល្អដើម្បីដោះស្រាយការលំបាកក្នុងការរកឃើញលីចូម niobate ផងដែរ។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែមានការលំបាកក្នុងដំណើរការខ្ពស់នៃ lithium niobate វិស័យនេះនៅតែប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាប្រឈមធំៗដូចជាការរួមបញ្ចូលទាប ឧបករណ៍ និងប្រព័ន្ធរូបភាពអារេ និងដំណើរការមិនគ្រប់គ្រាន់ ដែលមានតម្លៃស្រាវជ្រាវ និងទំហំធំ។
រូបភាពទី 1 ដោយប្រើស្ថានភាពថាមពលដែលមានពិការភាពនៅក្នុង LN bandgap ជាមជ្ឈមណ្ឌលផ្តល់ជំនួយអេឡិចត្រុង ឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកឥតគិតថ្លៃត្រូវបានបង្កើតនៅក្នុងក្រុម conduction ក្រោមពន្លឺដែលអាចមើលឃើញ។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ចាប់រូបភាព pyroelectric LN ពីមុន ដែលជាធម្មតាត្រូវបានកំណត់ត្រឹមល្បឿនឆ្លើយតបប្រហែល 100Hz នេះឧបករណ៍ចាប់រូបភាព LNមានល្បឿនឆ្លើយតបលឿនជាងមុនរហូតដល់ 10kHz ។ ទន្ទឹមនឹងនេះដែរនៅក្នុងការងារនេះវាត្រូវបានបង្ហាញថាម៉ាញ៉េស្យូមអ៊ីយ៉ុង doped LN អាចសម្រេចបាននូវម៉ូឌុលពន្លឺខាងក្រៅជាមួយនឹងការឆ្លើយតបរហូតដល់ 10kHz ។ ការងារនេះលើកកម្ពស់ការស្រាវជ្រាវលើប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់និងឧបករណ៍ចាប់រូបភាព LN ល្បឿនលឿននៅក្នុងការសាងសង់បន្ទះឈីប LN photonic រួមបញ្ចូលគ្នានូវបន្ទះឈីបតែមួយដែលមានមុខងារពេញលេញ។
សរុបមក វិស័យស្រាវជ្រាវរបស់ អឧបករណ៍ចាប់រូបភាពលីចូម niobate ខ្សែភាពយន្តស្តើងមានសារៈសំខាន់ផ្នែកវិទ្យាសាស្ត្រ និងសក្តានុពលអនុវត្តជាក់ស្តែងដ៏ធំសម្បើម។ នៅពេលអនាគត ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍន៍នៃបច្ចេកវិទ្យា និងការស្រាវជ្រាវកាន់តែស៊ីជម្រៅ ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពប្រភេទលីចូម niobate (LN) ស្តើងនឹងអភិវឌ្ឍឆ្ពោះទៅរកការរួមបញ្ចូលកាន់តែខ្ពស់។ ការរួមបញ្ចូលគ្នានូវវិធីសាស្រ្តនៃការរួមបញ្ចូលផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីសម្រេចបាននូវប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ការឆ្លើយតបរហ័ស និងឧបករណ៍ចាប់រូបភាពលីចូម niobate នៃខ្សែភាពយន្តស្តើងធំទូលាយក្នុងគ្រប់ទិដ្ឋភាពទាំងអស់នឹងក្លាយជាការពិត ដែលនឹងជំរុញយ៉ាងខ្លាំងដល់ការអភិវឌ្ឍនៃការរួមបញ្ចូលនៅលើបន្ទះឈីប និងវាលការយល់ដឹងដ៏ឆ្លាតវៃ និងផ្តល់នូវលទ្ធភាពកាន់តែច្រើនសម្រាប់កម្មវិធី photonics ជំនាន់ថ្មី។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១៧ ខែកុម្ភៈ ឆ្នាំ ២០២៥