Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Siemens/A19860113Elc002.shtml

Приборы на ниобате лития накануне внедрения в производство

Уэсли Р. Иверсен
Редакция Electronics

В скором времени на рынке должны появиться первые образцы модуляторов светового пучка на ниобате лития, разработанные двумя американскими компаниями.

Лайл, шт. Иллинойс. Сверхбыстродействующие оптоэлектронные, а также световодные компоненты на базе кристаллов ниобата лития наконец приблизились к выходу на товарный рынок. Оптические приборы на базе LiNbO3, которые в течение более десяти лет были предметом только исследовательских работ, в 1986г. будут выпущены в продажу по меньшей мере двумя компаниями.

Объем их продаж в 1986г. лишь немногим превысит уровень экспериментальных оценочных партий, а в 1987г., согласно одной из оценок, он достигнет всего 3—7 млн. долл. Однако большинство обозревателей уже сегодня предвидят важные сферы применения этих приборов, благодаря которым в 1990-х годах ежегодный объем их продаж сможет вырасти до 1 млрд. долл. Целый ряд крупных системных компаний Японии, Западной Европы и США пока что исподволь ведет работы по созданию собственной технологии производства таких приборов с целью будущего их применения в своих изделиях или выпуска на продажу.

Первой на рынке скорее всего будет фирма Crystal Technology Inc. (Пало-Альто). Эта фирма, филиал западногерманской компании Siemens AG, уже сейчас занимает ведущее место в мире по производству кристаллов LiNbO3, и приняла теперь решение сделать следующий шаг вперед и начать продажу световодных приборов, изготовленных из своих собственных материалов.

В январе 1986г. эта фирма планирует начать поставки первых в мире, по ее утверждению, коммерческих световодных приборов на LiNbO3. Семейство оптических световодных модуляторов Маха—Зендера фирмы Crystal Technology, разработанное для экспериментальных исследований в университетах и промышленных лабораториях, характеризуется полосой модулирующих частот до 3 ГГц, максимальным сигналом возбуждения 10 В и минимальным ослаблением 20 дБ. Ширина каналов варьируется от 4 до 8мкм в зависимости от длины волны. Как и любые другие принципиально новые приборы, данные приборы будут стоить недешево. На первых порах они будут продаваться по цене 4 тыс. долл.

Совсем немного отстает от нее фирма Amphenol Products (Лайл, шт.Иллинойс) — производственное подразделение компании Allied-Signal Inc. Эта фирма в настоящее время ежегодно вкладывает по 1 млн. долл. в разработку технологии световодных приборов на LiNbO3 и планирует начать поставку первых экспериментальных образцов в конце февраля или в марте 1986г. Об этом сообщил Шри Шрирэм, управляющий по оптоэлектронике в объединении изделий волоконной оптики фирмы Amphenol.

Как и прибор фирмы Crystal Technology, первым изделием фирмы Amphenol будет оптический модулятор на базе титановых диффузионных каналов, изготовленной на подложке из LiNbO3. Прибор будет стоить 1—3 тыс. долл. Однако Шрирэм рассчитывает на быстрое снижение цен по мере освоения серийного производства приборов в течение 1986г.

Темпы наращивания объемов производства будут зависеть от спроса. Однако фирма Amphenol планирует уже летом 1986г. перейти от изготовления приборов на отдельных кристаллах LiNbO3 к их производству на неразрезанных 76-мм пластинах, а в конце 1986г. или в начале 1987г. развернуть действительно серийное производство.

Сторонники новой технологии говорят, что в аппаратуре связи такие LiNbO3-компоненты, как оптические модуляторы, переключатели и фильтры, дадут существенное повышение рабочих характеристик по сравнению с существующими компонентами аналогичного назначения. По словам Рода Элфернесса, руководителя исследований по фотонике в компании AT&T Bell Laboratories (Холмдел, шт.Нью-Джерси), оптический переключатель на базе LiNbO3, например, легко может работать с сигналами с полосой частот в несколько гигагерц, тогда как максимальные скорости передачи данных для современных наиболее быстродействующих электрических переключателей составляют несколько сотен мегагерц.

Другие потенциальные области применения новых приборов — это волоконно-оптические датчики и системы обработки сигналов. На базе LiNbO3 легко делаются одномодовые приборы, поэтому продолжающееся распространение одномодовых оптических волокон должно обеспечивать дополнительный стимул для развития и совершенствования подобных приборов. Хотя технологические проблемы еще далеко не решены, сторонники нового материала говорят, что его уже можно передавать из лаборатории в производство. И напротив, значительно более многообещающие монолитные оптические ИС на базе таких полупроводниковых соединений класса AIIIBV, как арсенид галлия-алюминия и фосфид индия1{Электроника, 1985, №24, «Оптические ИС — альтернатива традиционным технологиям»}, отстоят, по словам сторонников ниобата лития, от начала промышленного производства на целых 5—10 лет.

Действительно, как говорит Ричард Беккер, управляющий по интегральным оптоэлектронным компонентам в фирме Crystal Technology, ниобат лития благодаря своим отличным электрооптическим характеристикам представляется наиболее подходящим материалом для целого ряда конкретных приложений. «Модулятор из ниобата лития всегда можно будет сделать превосходящим по рабочим характеристикам аналогичные приборы на базе материалов класса AIIIBV», — утверждает он.

Элфернесс из корпорации AT&T говорит, что для некоторых видов переключательных устройств одно из преимуществ материалов класса AIIIBV — возможность интеграции на одном кристалле лазеров и приемников излучения — не имеет существенного значения. Компания AT&T, по его словам, работает как с материалами AIIIBV, так и с прочими материалами, однако «только технология LiNbO3 открывает на сегодняшний день и на обозримое будущее перспективы создания оптических переключателей с достаточно высоким быстродействием». Другой официальный представитель корпорации AT&T заявляет, что LiNbO3-компоненты в небольших количествах начнут применяться до решения специальных задач в оборудовании AT&T уже через пару лет, хотя их крупномасштабное применение начнется спустя более длительное время.

Некоторые специалисты пока считают разработку оптических LiNbO3-приборов весьма рискованным делом, особенно на столь ранней стадии их развития. «Мы же решились на это и объявили, что можем изготавливать такие приборы», — отмечает Шрирэм.

В отличие от фирмы Crystal Technology фирма Amphenol планирует сразу же выпускать свои приборы с присоединенными гибкими волоконно-оптическими выводами. «Самая главная проблема в освоении данной технологии — это способ присоединения оптического волокна к LiNbO3-кристаллу и сохранение надежного контакта в течение длительного периода времени», — говорит Шрирэм. По его словам, эпоксидные смолы, отверждаемые ультрафиолетовым облучением, которые используются для этой цели в современных экспериментальных приборах, окажутся непригодными для компонентов реальной аппаратуры. Механические вибрации и различие коэффициентов теплового расширения силиконового волокна и ниобата лития могут вызывать смещение точно установленного волокна.

Фирма Amphenol рассчитывает, что в решении данной проблемы ей в скором времени поможет ее участие в многосторонней исследовательской работе, организованной Мемориальным институтом Бэттела (Колумбус, шт.Огайо). Эта работа, начатая три месяца назад, рассчитана на три года. Объем финансирования со стороны шести компаний-участников составляет 600 тыс. долл., а ее цель — разработка технологических методов производства и сборки оптоэлектронных приборов. Шрирэм говорит, что в ходе работы уже достигнуты неплохие результаты в плане создания метода присоединения оптических волокон к кристаллам без помощи эпоксидных смол. «Мы рассчитываем, что в течение следующих трех месяцев удастся определить базовое техническое решение в том смысле, что по крайней мере станет ясным направление дальнейших работ».

Модуляторы фирмы Crystal Technology будут первыми серийными изделиями на базе LiNbO<sub>3</sub>
Модуляторы фирмы Crystal Technology будут первыми серийными изделиями на базе LiNbO3

С помощью опережающего выпуска своих LiNbO3-компонентов фирмы Crystal Technology и Amphenol рассчитывают утвердить свое положение на рынке, которое в дальнейшем обеспечит им определенную долю данного рынка сбыта. Помимо компании AT&T над данной технологией работают многие другие компании — Fujitsu, NEC, NTT и Toshiba в Японии, British Telecom, Ericsson, Philips, Plessey, Siemens и Thomson-CSF в Западной Европе и такие американские военные подрядчики, как Hughes, McDonnel Douglas, TRW и Westinghouse.

«Сейчас эти работы идут чрезвычайно трудно,— говорит Шрирэм из фирмы Amphenol.— На сегодняшний день нас всего двое. Но как только мы продемонстрируем какие-то реальные результаты и начнем поставку изделий, то наверняка данной технологией заинтересуются много других компаний и организаций» [No.2, pp.20,21].

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 59, No.01 (734), 1986г - пер. с англ. М.: Мир, 1986, стр.4

Electronics Vol.59 No.01 January 06, 1986 A McGraw-Hill Publication

Electronics Vol.59 No.02 January 13, 1986 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Полупроводниковые приборы





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Siemens/A19860113Elc002.shtml