Спец-ЭлектронКомплект

В Томском госуниверситете систем управления и радиоэлектроники в 2025 году запатентован интегральный электрооптический модулятор по схеме интерферометра Маха-Цендера на основе тонкопленочного ниобата лития на изоляторе, нагруженного нитридом кремния.

Компактные, быстродействующие и энергоэффективные электрооптические модуляторы особенно востребованы в сфере телекоммуникаций. Современные сети передачи данных требуют всё больших скоростей обработки сигналов. Разработанная в ТУСУРе технология позволит создавать более эффективные решения для оптической связи.

«Электрооптический модулятор – это устройство, которое позволяет управлять оптическим сигналом с помощью электрического поля, – рассказывает соавтор патента, инженер лаборатории фотонных интегральных схем (ЛФИС) передовой инженерной школы (ПИШ) ТУСУРа Аян Мырзахметов. – В основе предложенного решения – тонкоплёночный монокристалл ниобата лития, обладающий выдающимися линейными и нелинейными оптическими свойствами. Такие устройства используются для модуляции света в оптоволоконных системах связи и квантовых технологиях».

Основная проблема тонкоплёночного ниобата лития заключается в сложности его технологической обработки. На сегодняшний день стандартным методом изготовления оптических структур является плазмохимическое травление, но для ниобата лития этот процесс сопровождается неконтролируемым формированием дефектов, что снижает эффективность готовых устройств. В ТУСУРе нашли решение, которое позволяет избежать этих проблем.

«Вместо травления непосредственно ниобата лития в технологическом процессе используется дополнительный слой нитрида кремния, для которого технологический процесс обработки менее сложен, - поясняет инженер ЛФИС ПИШ ТУСУРа Аян Мырзахметов. - Это позволяет значительно повысить стабильность производства и качество фотонных интегральных схем (ФИС) на основе ниобата лития».

Работа над патентом шла параллельно с магистерской диссертацией Аяна Мырзахметова: ее результаты легли в основу патента. Также в команду, работавшую над проектом, вошли инженер лаборатории Ангелина Гуляева и старший научный сотрудник ЛФИС Иван Кулинич, который выступил в качестве консультанта.

Авторы патента уверены, что технологии интегральных схем на основе тонкоплёночного ниобата лития – это важный шаг в развитии современной фотоники. В будущем команда планирует дальнейшие исследования в этой области, включая оптимизацию технологии создания волноводных структур, тестирование новых материалов и интеграцию подобных решений в реальные системы оптической связи.

Помимо этого, такие модуляторы могут найти применение в квантовой криптографии, где требуется точное управление световыми сигналами, а также в перспективных нейроморфных вычислениях, имитирующих работу нейронных сетей с помощью фотонных процессоров. Возможность интеграции с различными фотонными платформами открывает дорогу к использованию в медицинской диагностике, лазерных системах и даже оптических сенсорах для автономных транспортных средств.

Источник