Пермские ученые повысили стабильность оптических систем передачи данных

Ученые ПГНИУ исследовали зависимость плотности дефектов кристалла ниобата лития от параметров его термообработки. Это позволяет изготавливать высокостабильные фотонные интегральные схемы для навигационных систем и оптических систем передачи данных.

Результаты исследования представлены в журнале Chinese Optics Letters. «Характеристики оптической интегральной схемы сильно зависят от того, какое количество дефектов содержится в исходном кристалле, особенно в его приповерхностном слое, где и создаются световоды. Кристаллы разных производителей могут иметь одинаковые паспортные характеристики, и одновременно очень отличаться друг от друга с точки зрения процедуры создания волноводов, так как, свойства приповерхностного слоя не исследуются и не прописываются в паспорте.

Мы подобрали метод травления кристаллов, позволяющий измерить плотность в них определенных дефектов — дислокаций. Результаты этих измерений мы подтвердили с помощью рентгеновского анализа. Кроме того, нам удалось определить, как лучше отжечь кристалл, то есть при какой температуре и сколько времени его нужно держать в печи для уменьшения количества дефектов.

Все это вместе позволяет при производстве отличать плохие кристаллы от хороших и получать оптические волноводы с высокой стабильностью свойств, то есть работающие безотказно в течение десятилетий», — рассказывает участник исследования, руководитель молодежной лаборатории интегральной фотоники ПГНИУ Роман Пономарев.

Для повышения качества создаваемых волноводов ученые нагревали пластины ниобата лития в течение различного времени и исследовали плотность дислокаций после такой обработки. Было показано, что оптимальная температура отжига составляет 500 градусов Цельсия, при длительности четыре часа. При этом плотность дефектов структуры в образцах различных производителей снижалась более, чем в три раза по данным рентгеновского анализа.

Кроме того, ученые обнаружили, что при нагревании готовых интегральных схем, возможно восстановление свойств волноводов. Эти результаты наиболее важны с точки зрения повышения однородности структуры приповерхностного слоя и формирования более стабильных оптических волноводов, интегрально-оптических схем и элементов на кристалле.

По словам ученых новая модель может быть использована и для других типов материалов. Таким образом новый метод применим и для использования в телекоммуникации, навигации и других областях.