铌酸锂（LiNbO3或LN）因其优异的电光、非线性光学和声光特性，已成为集成光电子范畴极具远景的资料渠道。尽管大块铌酸锂器材在光通信范畴现已运用了几十年，但近年来绝缘体上绝缘体上薄膜铌酸锂?（LNOI）技能的发展为小型、高功能光电子集成芯片拓荒了新的方向。本文概述了铌酸锂集成光电子技能的发展，包含资料特性、制作技能和要害光电子器材。

  图1.LN集成光电子概述。顶部中心插图为LN晶体结构。EO，电光;SHG，二次谐波产生;SFG/DFG，和频/差频产生;SCG，超接连产生;OPA/OPO，光参量扩大/振动;SRS，受激拉曼散射;PPLN，周期性极化铌酸锂;GC，光栅耦合器;WL，波长;AO，声光。

  铌酸锂是人工晶体，具有三边形结构，缺少反演对称性。它对光子学运用具有吸引力的要害特性包含：

  在1550纳米波利益，一般光和反常光的铌酸锂折射率分别为no=2.211和ne=2.138。这种双折射特性可完结非线性光学进程的相位匹配。约4eV的宽带隙使铌酸锂具有抗光损害才能。

  块状LN晶体现已运用了数十年，但绝缘体上薄膜铌酸锂的选用才促进更紧凑的集成器材。

  1.晶体离子切片（CIS）：将块状薄膜铌酸锂芯片植入氦离子，构成受损层。与绝缘体基板结合后，经过热处理或蚀刻将顶部的LN膜分离。

  2.研磨和抛光：将大块LN芯片与绝缘体基板粘合，然后经过机械办法将其减薄至微米级厚度。

  这些技能可在二氧化硅等绝缘体基板上生产出厚度为几百纳米至几微米的高质量单晶LN薄膜。较大的折射率对比度可完结强壮的光学束缚。

  因为化学稳定性高，在薄膜铌酸锂上构成波导和其他结构具有应战性。首要的蚀刻技能包含：

  ·干法蚀刻：氩基等离子蚀刻可构成润滑、近乎笔直的侧壁。此外还运用氯和氟化学物质。

  图2.平面薄膜铌酸锂器材的制作流程。图示为（a）金属离子掺杂分散和（b）PE办法，用于在块状LN晶体中制作平面光子器材（尺度未按份额制作）。PR，光刻胶。

  薄膜铌酸锂中的大普克尔效应可完结高速、低电压的电光调制。薄膜薄膜铌酸锂调制器已证明：

  图4.根据薄膜铌酸锂的调制器。（a）薄膜铌酸锂MZI调制器的显微图画（插图为其示意图横截面）。（b）2厘米长器材的丈量传输光谱。（c）100Gb/sNRZ、140Gb/s4-ASK和210Gb/s8-ASK信号的高速数据传输丈量效果。

  LN的强χ（2）非线性特性使其能够在必定程度上完结高效的频率转化进程，如二次谐波生成（SHG）。首要发展包含：

  ·在周期性极化铌酸锂波导中，SHG转化功率高达2600%/（W·cm2）

  图5.根据铌酸锂的非线性和量子光子器材。（a-c）用于二次谐波生成的PPLN微环。（d）用于克尔梳生成的PIC。（e）EO频率梳。（f）超接连谱生成。（g-j）根据PPLN微环的光子对源。

  薄膜波导中的色散调控才能使得新式非线性运用成为可能，这是体相位匹配铌酸锂所没办法完结的。

  图6.根据LN的声光调制器。（a-c）MZI和微环调制器。（d-e）用于微波到光学转化的悬浮MZI。（f-g）运用声子晶体波导的宽带调制器。

  将声学和光电子器材集成在同一芯片上的才能，为微波光子和量子转化供给了新的运用。

  在LN中掺入铒等稀土离子，可完结片上扩大和激光。最新效果包含：·净增益为18dB的波导扩大器

  图7.掺杂稀土元素的LN器材。（a-c）掺杂Tm3+的TFLN。（d-f）掺杂Er3+的TFLN微环。（g-i）掺杂Er3+的波导扩大器。（j-l）掺杂Er3+的微环激光器。

  铌酸锂的多功能性使其能用来制作各种其他光电子器材：·中红外传感用热电探测器

  铌酸锂光电子技能取得了快速的提高，但仍面对一些应战：·改善蚀刻技能，以取得更润滑的侧壁和更低的损耗

  铌酸锂杰出的资料特性与先进的纳米制作技能的结合使其成为集成光电子芯片有远景的渠道。跟着制作工艺的老练，能够期待在未来几年内看到更杂乱的根据铌酸锂的光电子系统呈现。

  近年来，铌酸锂光电子技能在薄膜技能和改善的制作技能的推进下阅历了复兴。能制作出具有强光束缚的紧凑型波导，使电光调制器、非线性光学器材和其他要害组件的功能达到了新的水平。跟着剩下应战的处理，铌酸锂有望在从光通信到量子信息处理的各种运用中发挥逐步重要的效果。铌酸锂的多功能性及其共同的归纳功能使其成为近期商业布置和长时间光电子技能讨论研讨的重要渠道。