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铌酸锂(LiNbO₃)衬底

3–6 英寸铌酸锂(LiNbO₃)衬底:电光系数 r₃₃ 典型值 30.8 pm/V,SAW 机电耦合 k² 约 5.5%,提供 CLN/SLN/MgO 掺杂三档与 PPLN 单畴极化,适合电光调制与非线性光学。

产品介绍

铌酸锂(LiNbO₃)是一种铁电单晶,兼具强电光效应、大的二阶非线性系数与良好的压电性能,是光纤通信电光调制器、声表面波(SAW)滤波器与非线性频率转换器件的常用衬底。按 Li/Nb 化学计量比与掺杂,可分为同成分(CLN)、近化学计量比(SLN)与 MgO 掺杂三种。

我们供应 3″(76.2mm)、4″(100mm)、6″(150mm)铌酸锂衬底,可选 X/Y/Z 切与 128° Y-X、64° Y-X 等取向,厚度档位 300μm / 500μm / 1000μm,表面可做 SSP、DSP 或光学级 CMP(Ra < 0.5nm)。可提供单畴极化衬底,并支持周期极化(PPLN)与电光调制器用的黑化处理。

  • 电光系数 r₃₃ 典型值 30.8 pm/V、r₁₃ 典型值 8.6 pm/V,适合高速电光调制;
  • SAW 机电耦合系数 k² 约 5.5%(128° Y-X);
  • 折射率 nₒ = 2.286、nₑ = 2.203(@633nm),透明窗口约 350–5500nm;
  • 居里温度约 1142°C(CLN)/ 1200°C(SLN);
  • 光学级 CMP 表面 Ra < 0.5nm,适合低损耗波导与镀膜;
  • 可提供单畴极化、周期极化(PPLN)与黑化三种工艺状态。
洁净台上带有光学级表面处理的铌酸锂衬底

光学级 CMP 铌酸锂衬底,适合波导与镀膜工艺

应用场景

电光调制器

利用普克尔斯效应与 r₃₃,铌酸锂马赫-曾德尔调制器把高速电信号加载到光载波,是光通信链路的关键器件。

SAW/BAW 滤波器

128° Y-X 取向提供较高机电耦合,用于 4G/5G 射频前端的声表面波滤波器,见射频与功率器件应用。

非线性频率转换(PPLN)

周期极化形成准相位匹配结构,支持倍频、差频、光参量与自发参量下转换,覆盖可见至中红外。

量子光子学

周期极化波导可高效产生纠缠光子对,配合电光效应实现高速量子电路配置。

薄膜铌酸锂(TFLN)

通过离子剥离把单晶铌酸锂薄膜键合到 SiO₂/Si 上,实现高折射率差波导与高带宽调制,见CPO / 硅光。

非线性光学研究

高二阶非线性、宽透明窗口,适合高校与工业研究院所做超快光学、THz 产生与全息研究。

能力介绍

  • 材料牌号:CLN、SLN 与 MgO 掺杂(5mol%),按光功率与波段选择抗光折变等级;
  • 切型与取向:X/Y/Z 切、128° Y-X、64° Y-X,按器件设计确定;
  • 表面处理:SSP、DSP、光学级 CMP(Ra < 0.5nm);
  • 极化工艺:单畴极化与周期极化(PPLN),并提供电光调制器用黑化(化学还原)选项;
  • 镀膜配套:可衔接薄膜沉积做电极或介质层;
  • 检测:X 射线摇摆曲线(FWHM)、分光光度计、棱镜耦合折射率、SHG 面分布、AFM、畴刻蚀与居里温度,详见检测与认证。
光学平台上的光子学器件与波导结构

铌酸锂用于电光调制与非线性光学器件

铌酸锂与钽酸锂如何选择

铌酸锂电光系数更高、非线性更强,适合调制与频率转换;钽酸锂温度稳定性更好、双折射更低,适合 5G SAW 滤波与热释电探测。两者同属镀膜衬底系列,选型对比见材料特性指南。

参数规格

铌酸锂衬底通用规格(物性为典型值,随批次波动)

参数项典型规格备注
材料CLN / SLN / MgO 掺杂(5mol%)—
直径3″(76.2mm)/ 4″(100mm)/ 6″(150mm)—
晶向X / Y / Z 切、128° Y-X、64° Y-X按器件选择
厚度300μm / 500μm / 1000μm—
表面处理SSP / DSP / 光学级 CMPRa < 0.5nm
电光系数r₃₃ = 30.8 pm/V、r₁₃ = 8.6 pm/V—
SAW 机电耦合k² ≈ 5.5%(128° Y-X)—
折射率nₒ = 2.286、nₑ = 2.203(@633nm)—
居里温度约 1142°C(CLN)/ 1200°C(SLN)—
介电常数ε₃₃ = 28、ε₁₁ = 84—
光学透射约 350–5500nm—
畴结构单畴极化;可周期极化(PPLN)—

牌号与抗光折变特性(典型值,随批次波动)

牌号特点光折变损伤阈值典型用途
同成分 CLN成熟、成本较低可见光下约 kW/cm² 量级可致畸变常规调制器、SAW、非线性
近化学计量比 SLN畴反转电场更低、光学均匀性更好高于 CLN高效非线性、低损耗波导
MgO 掺杂(5mol%)抗光折变能力显著提升> MW/cm²高功率可见/近红外倍频、OPO

设备与工艺装备

铌酸锂衬底的晶体生长、极化、抛光与检测设备类别与用途如下:

设备类别典型配置用途
单晶生长炉提拉(Czochralski)法生长 CLN / SLN / MgO 掺杂铌酸锂晶锭
极化设备高压电场极化 / 周期电极获得单畴或周期极化(PPLN)结构
切割 / 研磨 / 抛光定向切割 + CMP按键向切割并抛光至 Ra < 0.5nm
X 射线衍射仪摇摆曲线(XRC)验证单晶质量与取向精度
分光光度计 / 棱镜耦合仪UV-Vis-NIR 透射、折射率测量透射窗口与 nₒ/nₑ 检测
SHG 显微成像 / 畴刻蚀二次谐波面分布、选择性刻蚀验证畴极性与周期极化质量
AFM1×1μm / 10×10μm 扫描表面粗糙度检测

实际案例

电光调制

调制器级衬底供应

某光通信团队开发电光调制器,需要光学级 CMP 表面与稳定 r₃₃ 的铌酸锂衬底。

结果:交付 4 英寸光学级衬底并提供 XRC、折射率与粗糙度数据,支持波导制作。

非线性光学

PPLN 结构选型

某激光团队需要高功率倍频,关注光折变损伤阈值与周期极化质量。

结果:推荐 MgO 掺杂(5mol%)等级(阈值 > MW/cm²),交付单畴极化衬底并可衔接周期极化工艺。

科研实验

多取向小批量供货

某课题组需对比不同切向对 SAW 器件耦合的影响。

结果:小批量提供 128° Y-X、64° Y-X 等取向衬底,便于同批对比实验与验收。

常见问题

铌酸锂和钽酸锂怎么选?
要更高电光系数与更强非线性(调制、倍频)选铌酸锂;要更好的温度稳定性与更低双折射(5G SAW 滤波、热释电探测)选钽酸锂。拿不准时可把器件类型与工作波段发给工程师。
CLN、SLN、MgO 掺杂有什么区别?
三者的 Li/Nb 化学计量比与缺陷/电荷行为不同,直接影响抗光折变能力与长期稳定性。常规功率用 CLN;追求光学均匀性与低反转电场用 SLN;高功率可见/近红外(如倍频、OPO)建议 MgO 掺杂(5mol%),其损伤阈值可达 > MW/cm²。
可以做周期极化(PPLN)吗?
可以。周期电极极化可在微米尺度形成交替畴栅,实现准相位匹配,用于倍频、差频、光参量与自发参量下转换;可按目标转换波长与周期确认工艺可行性。
表中电光系数、折射率等是保证值吗?
不是。r₃₃、r₁₃、k²、折射率、居里温度等为公认典型值,随批次与牌号波动,仅用于选型参考;实际供货指标以订单确认规格与随片检测数据为准。
能用于薄膜铌酸锂(TFLN)吗?
可以。铌酸锂单晶是离子剥离制备 TFLN 的母材;相关光子学应用方向见CPO / 硅光,具体薄膜工艺请与工程师确认。
可以镀电极或介质膜吗?
可以。可衔接薄膜沉积制作电极或介质层,黑化处理可用于调制器的电荷消散,按器件需求组合。
铌酸锂衬底主要用在哪些器件?
主要用于电光调制器、SAW/BAW 滤波器、非线性频率转换(PPLN)、量子光子学与 TFLN 薄膜器件,也适合高校与院所开展超快光学与 THz 研究。
有哪些直径、厚度和切型可选?
直径 3″/4″/6″,切型含 X/Y/Z 与 128° Y-X、64° Y-X,厚度 300/500/1000μm,表面可做 SSP、DSP 或光学级 CMP(Ra < 0.5nm)。
表面可以做到多光滑,适合做波导吗?
光学级 CMP 可实现 Ra < 0.5nm 的镜面,适合低损耗波导与镀膜;同时提供 SSP、DSP 表面,按器件需求选择。
随批提供哪些检测数据?
常提供 X 射线摇摆曲线 FWHM、折射率(棱镜耦合)、SHG 面分布、AFM 粗糙度、畴刻蚀与居里温度等,用于验证晶体与极化质量。

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3″–6″ · CLN/SLN/MgO 三档 · 支持 PPLN · 含税人民币报价

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