研究结论
在短短的十年间，铌酸锂薄膜光子学取得了显著的进步，使多种光子器件具有了前所未有的性能。在各种基底上的单晶铌酸锂薄膜已通过智能切割技术制成，晶圆尺寸可达 8 英寸，并开发出多种高质量的制造技术。大多数研究小组选择的制备方法是电子束光刻法结合离子干蚀刻法，从而获得高制备分辨率和光滑侧壁的制备结构，如波导和微盘谐振器。此外，还采用紫外线（UV）和深紫外线（DUV）光刻法进行掩模图案化，其制造效率远高于电子束光刻法，但制造分辨率却明显较低。除蚀刻方法外，还开发了另一种名为 PLACE 的制造技术，该技术具有生产无缝合集成光子电路的潜力，可同时实现大尺寸和低传播损耗。
薄膜铌酸锂的明显和独特优势在于其较大的电光系数和二阶非线性效应。此外，铌酸锂的居里温度高，使其能够在半导体加工过程中存活下来，这对于光子集成应用也至关重要。铌酸锂绝缘调制器能耗低、调谐率高，是实现超高速信息处理、迈向信息基础设施的关键。目前已开发出具有高转换效率、宽带宽和灵活调谐能力的非线性器件，用于光频率转换。在此基础上，开发出了集成度更高、效率更高、带宽更宽的片上克尔频率梳和环氧乙烷频率梳，可用于测距、天文学和通信。在量子光学方面，绝缘铌酸锂器件将光子对的产生效率和光子状态操纵的灵活性推向了一个新的高度，支持具有高速率量子源和全集成频率编码状态操纵器的全功能量子光学电路，并揭示了确定性光子-光子相互作用的潜力。此外，还在绝缘铌酸锂上开发了高性能光泵和电注入有源微激光器和放大器。
如上所述，这些技术已经产生了广泛的集成光子器件和系统，这些器件和系统大多具有创新功能和卓越性能，已在世界各地的实验室中得到展示。这些器件进入商业市场的主要障碍是生产成本和可重复性，这将是目前在这一领域积极开展工作的许多研究小组未来研究的重点。
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引用本文：
Xie, Z., Bo, F., Lin, J., Hu, H., Cai, X., Tian, X. H., … Zhu, S. (2024). Recent development in integrated Lithium niobate photonics. Advances in Physics: X, 9(1). https://doi.org/10.1080/23746149.2024.2322739
*注：本文根据研究原文翻译整理，完整内容请以本文正式发表版本为准。
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