薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器性能優(yōu)異 相關(guān)技術(shù)瓶頸正在逐步突破

　　薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器，是以鈦酸鋇薄膜為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)調(diào)制的光電子器件。

 

　　電光調(diào)制器是利用電光晶體的電光效應(yīng)對(duì)光波進(jìn)行調(diào)制的器件。電光調(diào)制器是光通信系統(tǒng)中對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的核心器件，作用極為重要。與傳統(tǒng)采用塊狀電光晶體的電光調(diào)制器相比，薄膜電光調(diào)制器體積小、傳輸速度快、功耗低，開(kāi)發(fā)與應(yīng)用受到關(guān)注。

 

　　鈦酸鋇，化學(xué)式BaTiO3，英文縮寫B(tài)TO，電光系數(shù)超高，可顯著提高電光調(diào)制器的調(diào)制性能。利用物理氣相沉積法（PVD）、化學(xué)氣相沉積法（CVD）、脈沖激光沉積法（PLD）等工藝可制備得到薄膜鈦酸鋇。薄膜碳酸鋇介電常數(shù)高，電場(chǎng)響應(yīng)能力強(qiáng)，在電光調(diào)制器制造領(lǐng)域可以發(fā)揮重要作用。

 

　　根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2025-2030年中國(guó)薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示，鈦酸鋇晶體是非對(duì)稱斜晶結(jié)構(gòu)，具有光電效應(yīng)。但鈦酸鋇居里溫度低，在薄膜鈦酸鋇制備、電光調(diào)制器制造過(guò)程中，當(dāng)溫度超過(guò)居里溫度時(shí)，鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱晶體，失去電光效應(yīng)。這對(duì)薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器技術(shù)發(fā)展形成限制。2024年7月，武漢郵電科學(xué)研究院有限公司公開(kāi)了一項(xiàng)名為“基于高居里溫度鈦酸鋇薄膜的電光調(diào)制器及其制備方法”的發(fā)明專利。這給薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器開(kāi)發(fā)提供了一條技術(shù)路線。

 

　　鈦酸鋇晶體包括多晶與單晶，鈦酸鋇多晶工藝難度較低，鈦酸鋇單晶制備難度大，但其光折變效應(yīng)、自泵浦相位共軛反射率、雙波混頻效率等性能更為優(yōu)異，在電光調(diào)制器領(lǐng)域更具發(fā)展?jié)摿Γ瑢?shí)驗(yàn)室中制備鈦酸鋇單晶的工藝難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，這對(duì)薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器行業(yè)發(fā)展也造成一定影響。

 

　　薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器與硅光工藝兼容受到關(guān)注，可以實(shí)現(xiàn)薄膜鈦酸鋇單晶工業(yè)化制備，并能夠提高集成度、增強(qiáng)調(diào)制性能、降低成本，實(shí)現(xiàn)超高速、低損耗光信號(hào)調(diào)制。

 

　　新思界行業(yè)分析人士表示，薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器技術(shù)進(jìn)步空間大，2024年8月，我國(guó)工信部發(fā)布國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“信息光子技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)2024年度項(xiàng)目申報(bào)指南，提出針對(duì)超寬帶光通信與互連網(wǎng)絡(luò)對(duì)高性能電光調(diào)制的需求，研究鈦酸鋇（BaTiO3，BTO）薄膜材料與電光調(diào)制器關(guān)鍵技術(shù)。

 

　　此外，我國(guó)地方政府對(duì)薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器行業(yè)發(fā)展也極為重視，例如2024年度武漢市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃指南方向中將基于硅光集成的鈦酸鋇薄膜電光調(diào)制器關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)列入，上海2024年度“探索者計(jì)劃”（第一批）項(xiàng)目申報(bào)指南中將基于鈦酸鋇的高性能集成電光調(diào)制器件研究列入。總的來(lái)看，我國(guó)薄膜鈦酸鋇電光調(diào)制器行業(yè)發(fā)展前景廣闊。

 

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