Veqetî:Me rêgezek 1550 nm-based însulatorê lîtium tantalate bi windabûna 0,28 dB/cm û faktorek kalîteya resonatora zengilê ya 1,1 mîlyon pêşxistiye. Sepana χ(3) nelirêtiyê di fotonîka nehêlî de hatiye lêkolînkirin. Feydeyên lîtium niobate li ser însulatorê (LNoI), ku taybetmendiyên nehêl ên χ(2) û χ(3) yên hêja li gel girtina optîkî ya bihêz ji ber strukturên wê yên "însulator-li" nîşan dide, bûye sedema pêşkeftinên girîng di teknolojiya pêlêkê de ji bo ultralez. modulator û fotonîkên nehêl ên yekbûyî [1-3]. Ji bilî LN, lîtium tantalate (LT) jî wekî materyalek fotonîkî ya nehêle hatî lêkolîn kirin. Li gorî LN, LT xwedan bendek zirara optîkî ya bilindtir û pencereyek zelaliya optîkî ya berfireh e [4, 5], her çend pîvanên wê yên optîkî, wekî nîşana refraksiyonê û hevrêzên nehêl, mîna yên LN [6, 7] ne. Bi vî rengî, LToI wekî materyalek din a berendamek bihêz ji bo serîlêdanên fotonîkî yên nehêl ên hêza optîkî ya bilind radiweste. Wekî din, LToI ji bo amûrên parzûna pêla dengî ya rûvî (SAW) dibe materyalek bingehîn, ku di teknolojiyên mobîl û bêhêz ên bilez de tê sepandin. Di vê çarçoveyê de, waferên LToI dibe ku ji bo serîlêdanên fotonîkî materyalên gelemperî bibin. Lêbelê, heya îro, tenê çend amûrên fotonîkî yên li ser bingeha LToI hatine ragihandin, wekî resonatorên mîkrodîsk [8] û guhezkerên qonaxa elektro-optîk [9]. Di vê gotarê de, em rêgezek LToI ya kêm-winda û serîlêdana wê di resonatorek zengilê de pêşkêş dikin. Wekî din, em taybetmendiyên χ(3) yên nehêle yên pêla LToI peyda dikin.
Xalên sereke:
• Pêşkêşkirina waferên LToI yên ji 4-inç heta 6-înç, waferên lîtium tantalate yên fîlima nazik, bi stûrbûna qata jorîn ji 100 nm heya 1500 nm, teknolojiya navxweyî û pêvajoyên gihîştî bikar tîne.
• SINOI: Wafers-filma nazik silicon nitride windabûna Ultra-kêm.
• SICOI: Ji bo şebekeyên yekbûyî yên fotonîkî yên karbîd silicon karbîd silicon carbide substrates semi-insulating substrates.
• LTOI: Hevrikek bihêz a lithium niobate, lîtium tantalate wafers-filma tenik.
• LNOI: LNOI 8-inch piştgirî dide hilberîna girseyî ya hilberên niobate lîtium-filma tenik-tenik.
Hilberîna li ser pêlên însulatorê:Di vê lêkolînê de, me waferên LToI 4-inch bikar anîn. Tebeqeya LT-ya jorîn ji bo cîhazên SAW-ê substratek LT-ya qutkirî ya 42°-ya zivirî ya bazirganî ye, ku rasterast bi substratek Si-yê bi qatek oksîdê termal a qalind a 3 μm ve tê girêdan, û pêvajoyek birrîna biaqil bikar tîne. Wêneyê 1 (a) dîmenek jorîn a wafera LToI nîşan dide, bi qalindahiya qata LT ya jorîn 200 nm. Me bi karanîna mîkroskopiya hêza atomî (AFM) hişkiya rûbera qata LT ya jorîn nirxand.
jimar 1.(a) Dîtina jorîn a wafera LToI, (b) Wêneya AFM ya rûbera qata LT-ya jorîn, (c) Wêneya PFM ya rûbera qata LT-ya jorîn, (d) Xaça şematîkî ya pêlêkêşa LToI, (e) Profîla moda TE ya bingehîn tê hesab kirin, û (f) Wêneya SEM ya bingeha pêlêkêşê LToI berî hilweşandina serpêhatiya SiO2. Wekî ku di jimar 1 (b) de tê xuyang kirin, ziraviya rûkê ji 1 nm kêmtir e, û ti xetên xêzkirinê nehatin dîtin. Wekî din, me rewşa polarîzasyona qata LT ya jorîn bi karanîna mîkroskopa hêza bersiva piezoelektrîkî (PFM) vekoland, wekî ku di Figure 1 (c) de tê xuyang kirin. Me piştrast kir ku piştî pêvajoya girêdanê jî polarîzasyona yekgirtî hate domandin.
Bi karanîna vê substratê LToI, me rêberiya pêlê wekî jêrîn çêkir. Pêşîn, qatek maskek metalî ji bo dûvra zuwakirina LT hate razandin. Dûv re, lîtografiya tîrêjê ya elektronîkî (EB) hate kirin da ku nexşeya bingehîn a pêlêkêşê li ser tebeqeya maskeya metal diyar bike. Dûv re, me şêwaza berxwedanê ya EB bi riya etching zuwa veguhezand qata maskeya metal. Dûv re, bingeha pêlêkêşê LToI bi karanîna etchinga plazmayê ya elektron cyclotron (ECR) hate çêkirin. Di dawiyê de, tebeqeya maskê ya metal bi pêvajoyek şil hate rakirin, û pêvekek SiO2 bi karanîna vegirtina buhara kîmyewî ya zêdekirî ya plazmayê hate razandin. Xiflteya 1 (d) beşa şematîkî ya pêlêkêşa LToI nîşan dide. Bi tevahî bilindahiya bingehîn, bilindahiya plakê, û firehiya navikê bi rêzê ve 200 nm, 100 nm û 1000 nm in. Bala xwe bidinê ku firehiya navikê ji bo pevgirêdana fîbera optîkî bi 3 μm li keviya rêberiya pêlê zêde dibe.
Wêneya 1 (e) dabeşkirina tundiya optîkî ya hesabkirî ya moda bingehîn a elektrîkê ya transversal (TE) li 1550 nm nîşan dide. Xiflteya 1 (f) wêneya mîkroskopa elektronîkî ya şopandinê (SEM) ya navika pêlêkêşê LToI berî hilweşandina pêveka SiO2 nîşan dide.
Taybetmendiyên Waveguide:Me yekem car taybetmendiyên windabûna xêzkirî bi ketina ronahiya TE-polarîzekirî ya ji çavkaniyek belavbûna spontan a bi dirêjahiya pêlê ya 1550 nm ve di nav pêlên pêlên LToI yên bi dirêjahiya cihêreng de nirxand. Wendabûna belavbûnê ji pêla pêwendiya di navbera dirêjahiya pêlêk û veguheztinê de li her dirêjahiya pêlê hate wergirtin. Wendakirina belavbûna pîvandinê bi rêzdarî 0,32, 0,28, û 0,26 dB/cm li 1530, 1550, û 1570 nm bûn, wekî ku di Figure 2 (a) de tê xuyang kirin. Rêvebirên pêlên LToI yên çêkirî performansa kêm-windabûnê ya berawirdî bi pêlên pêlên LNoI-ya herî nûjen re nîşan didin [10].
Dûv re, me nehêleya χ(3) bi veguheztina dirêjahiya pêlê ya ku ji hêla pêvajoyek tevlihevkirina çar-pêlan ve hatî çêkirin nirxand. Em ronahiya pompeya pêlê ya domdar di 1550.0 nm de û ronahiya îşaretekê di 1550.6 nm de dixin nav rêgezek dirêj a 12 mm. Wekî ku di xêza 2 (b) de tê xuyang kirin, bi zêdebûna hêza têketinê re tundiya nîşana pêla ronahiyê ya qonax-conjugate (bêkar). Navnîşa di jimar 2 (b) de spektra derana tîpîk a tevlihevkirina çar-pêlan nîşan dide. Ji têkiliya di navbera hêza têketinê û karbidestiya veguheztinê de, me pîvana nehêl (γ) bi qasî 11 W^-1m texmîn kir.
jimar 3.(a) Wêneya mîkroskopê ya resonatorê zengilê çêkirî. (b) Spektrên veguheztinê yên resonatorê zengilê bi pîvanên cihêreng ên cihêreng. (c) Spectruma veguheztinê ya pîvazkirî û bi Lorentzian a resonatora zengilê bi valahiyek 1000 nm.
Dûv re, me resonatorek zengila LToI çêkir û taybetmendiyên wê nirxand. Wêneya 3 (a) wêneya mîkroskopa optîkî ya resonatorê zengilê çêkirî nîşan dide. Resonatora zengilê vesazkirinek "rêga pêşbaziyê" vedihewîne, ku ji herêmek kelandî ya bi dirêjahiya 100 μm û herêmek rasterast bi dirêjahiya 100 μm pêk tê. Berfirehiya valahiyê di navbera zengil û navika pêlêkêş a otobusê de bi zêdebûna 200 nm, bi taybetî di 800, 1000, û 1200 nm de diguhere. Xiflteya 3 (b) ji bo her valahiyê spektrên veguheztinê nîşan dide, ku nîşan dide ku rêjeya vemirandinê bi mezinahiya valahiyê diguhere. Ji van spektranan, me diyar kir ku valahiya 1000 nm şert û mercên pevgirêdanê hema hema krîtîk peyda dike, ji ber ku ew rêjeya hilweşandinê ya herî bilind -26 dB nîşan dide.
Bi karanîna resonatora hevgirtî ya krîtîk, me faktora kalîteyê (faktora Q) texmîn kir ku bi xêzek veguheztina xêzikî bi kelekek Lorentzian ve girêdayî ye, ku faktorek Q hundurîn a 1.1 mîlyonî, wekî ku di Figure 3 (c) de tê xuyang kirin, bi dest dixe. Li gorî zanîna me, ev yekem xwenîşandanek resonatorek zengila LToI-ya pêlekêş e. Nemaze, nirxa faktora Q ya ku me bi dest xistiye ji ya resonatorên mîkrodîskê LToI yên bi fiber-hevgirtî [9] girîngtir e.
Encam:Me rêgezek pêlêk LToI bi windabûna 0,28 dB/cm li 1550 nm û faktorek Q resonatorê zengilê 1,1 mîlyon pêşxist. Performansa bidestxistî bi ya pêlên pêlên LNoI-yên kêm-windabûyî re hevaheng e. Wekî din, me nehêleya χ(3) ya rêberiya pêlê ya LToI ya çêkirî ji bo serîlêdanên nehêlî yên li ser-çîpê lêkolîn kir.
Dema şandinê: Nov-20-2024