Lingotes de LiNbO₃ dopados con Mg, con corte en Z de 45° y corte en Y de 64°, para sistemas de comunicación 5G/6G

Descripción breve:

El lingote de LiNbO₃ (lingote de cristal de niobato de litio) es un material fundamental en la optoelectrónica avanzada y las tecnologías cuánticas, reconocido por sus excepcionales coeficientes electroópticos (γ₃₃ = 30,9 pm/V), su amplio rango de transparencia (400–5200 nm) y su alta temperatura de Curie (1210 °C). A diferencia de los materiales convencionales basados en silicio, los lingotes de LiNbO₃ permiten el procesamiento de señales de alta frecuencia y la fabricación de guías de onda de gran apertura, lo que los hace indispensables para las comunicaciones 5G/6G, la fotónica cuántica y la detección industrial. Los recientes avances en integración heterogénea (p. ej., obleas compuestas basadas en silicio) y mitigación de defectos (p. ej., dopaje con Mg) han ampliado aún más su aplicabilidad a entornos extremos, como sensores de alta temperatura (>400 °C) y sistemas aeroespaciales resistentes a la radiación.

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Características

Parámetros técnicos

Estructura cristalina	Hexagonal
Constante de red	a = 5,154 Å c = 13,783 Å
Mp	1650 °C
Densidad	7,45 g/cm3
Temperatura de Curie	610 °C
Dureza	5,5 - 6 escalas de Mohs
Coeficiente de expansión térmica	aa = 1,61 x 10 -6 / k ac = 4,1 x 10 -6 / k
Resistividad	1015 Wm
Permitividad	es11/e0: 39~43 es33/e0: 42~43 et11/e0: 51~54 et11/e0: 43~46
Color	Incoloro
A través de una gama de	0,4 ~ 5,0 um
Índice de refracción	no = 2,176 ne = 2,180 @ 633 nm

Características técnicas clave

El lingote de LiNbO3 exhibe un conjunto de propiedades superiores:

1. Rendimiento electroóptico:

Alto coeficiente no lineal: d₃₃= 34,4 pm/V, lo que permite una generación eficiente de segundos armónicos (SHG) y una oscilación paramétrica óptica (OPO) para fuentes infrarrojas sintonizables.

Transmisión de banda ancha: Absorción mínima en el espectro visible (α < 0,1 dB/cm a 1550 nm), crítica para amplificadores ópticos de banda C y conversión de frecuencia cuántica.

2. Robustez mecánica y térmica:

Baja expansión térmica: CTE = 14,4×10⁻⁶/K (eje a), lo que garantiza la compatibilidad con sustratos de silicio en circuitos fotónicos híbridos.

Alta respuesta piezoeléctrica: g₃₃ > 20 mV/m, ideal para filtros de ondas acústicas de superficie (SAW) en sistemas 5G mmWave.

3. Control de defectos:

Densidad de microtubos: <0,1 cm⁻² (lingotes de 8 pulgadas), validada mediante difracción de rayos X de sincrotrón.

Resistencia a la radiación: Distorsión reticular mínima bajo campos eléctricos de 100 kV/cm, validada en pruebas de grado aeroespacial.

Aplicaciones estratégicas

El lingote de LiNbO3 impulsa la innovación en dominios de vanguardia:

1. Fotónica cuántica:

Fuentes de fotón único: Al aprovechar la conversión descendente no lineal, LiNbO3 permite la generación de pares de fotones entrelazados para sistemas de distribución de clave cuántica (QKD).

Memoria cuántica: la integración con fibras dopadas con Er³⁺ logra una eficiencia de almacenamiento del 30 % a 1530 nm, algo fundamental para redes cuánticas de larga distancia.

2. Sistemas Optoelectrónicos:

Moduladores de alta velocidad: X-cut LiNbO3 alcanza un ancho de banda de 40 GHz con una pérdida de inserción de <1 dB, superando a LiTaO3 en transceptores ópticos de 400 G.

Duplicación de frecuencia láser: LiNbO3 dopado con Mg (umbral del 6 %) reduce el daño fotorrefractivo, lo que permite una conversión estable de 1064 nm → 532 nm en sistemas LiDAR.

3. Detección industrial:

Sensores de presión de alta temperatura: funcionan continuamente a 600 °C, aprovechando la resonancia piezoeléctrica para el monitoreo de tuberías de petróleo y gas.

Transformadores de corriente: el dopaje conjunto Fe/Mg mejora la sensibilidad (0,1 % FS) en aplicaciones de redes inteligentes.

Servicios y soluciones XKH

Nuestros servicios de lingotes de LiNbO3 están diseñados para escalabilidad y precisión:

1. Fabricación personalizada:

Opciones de tamaño: lingotes de 3 a 8 pulgadas con geometrías de corte X/Y/Z y corte Y de 42°, tolerancia angular de ±0,01°.

Control de Dopaje: Co-dopaje Fe/Mg mediante el método Czochralski (rango de concentración 10¹⁶–10¹⁹ cm⁻³) para optimizar la resistencia fotorrefractiva.

2. Procesamiento avanzado:

Integración heterogénea: obleas compuestas de Si-LN (espesor de 300 a 600 nm) con conductividad térmica de hasta 8,78 W/m·K para filtros SAW de alta frecuencia.

Fabricación de guías de ondas: Las técnicas de intercambio de protones (PE) e intercambio de protones inverso (RPE) producen guías de ondas submicrónicas (Δn >0,7) para moduladores electroópticos de 40 GHz.

3. Garantía de calidad:

Pruebas de extremo a extremo: la espectroscopia Raman (verificación de politipo), XRD (cristalinidad) y AFM (morfología de la superficie) garantizan el cumplimiento de MIL-PRF-4520J y JEDEC-033.

Logística global: Envío con temperatura controlada (±0,5 °C) y entrega de emergencia en 48 horas en Asia-Pacífico, Europa y América del Norte.

Ventajas competitivas

1. Rentabilidad: Los lingotes de 8 pulgadas reducen el desperdicio de material en un 30% en comparación con las alternativas de 4 pulgadas, lo que reduce los costos por unidad en un 18%.

2. Métricas de rendimiento:

Ancho de banda del filtro SAW: >1,28 GHz (frente a 0,8 GHz para LiTaO3), crítico para bandas mmWave 5G.

Ciclado térmico: sobrevive a ciclos de -200 a 500 °C con una deformación de <0,05 %, validado en pruebas LiDAR automotrices.

1. Sostenibilidad: Los métodos de procesamiento reciclables reducen el consumo de agua en un 40% y el uso de energía en un 25%.

Conclusión

El lingote de LiNbO₃ sigue siendo el material predilecto para la optoelectrónica de próxima generación, combinando un rendimiento electroóptico inigualable con una fiabilidad de nivel industrial. Desde la computación cuántica hasta las comunicaciones 6G, su versatilidad y escalabilidad lo posicionan como un catalizador crucial para las tecnologías futuras. Colabore con nosotros para aprovechar soluciones de vanguardia en dopaje, mitigación de defectos e integración heterogénea, adaptadas a las necesidades de su aplicación.