Veqetî:Me rêberek pêlê ya lîtyûm tantalat a li ser bingeha îzolekerê ya 1550 nm bi windabûna 0.28 dB/cm û faktora kalîteya rezonatorê ya zengilê ya 1.1 mîlyon pêşxistiye. Bikaranîna χ(3) ya ne-xêzikbûnê di fotonîkên ne-xêzik de hatiye lêkolîn kirin. Awantajên lîtyûm nîobat li ser îzolekerê (LNoI), ku taybetmendiyên ne-xêzik ên χ(2) û χ(3) yên hêja ligel dorpêçkirina optîkî ya bihêz ji ber avahiya wê ya "li ser îzolekerê" nîşan dide, bûne sedema pêşkeftinên girîng di teknolojiya rêbera pêlê de ji bo modulatorên ultrafast û fotonîkên ne-xêzik ên entegre [1-3]. Ji bilî LN, lîtyûm tantalat (LT) jî wekî materyalek fotonîk a ne-xêzik hatiye lêkolîn kirin. Li gorî LN, LT xwedan eşikek zirara optîkî ya bilindtir û pencereyek zelaliya optîkî ya firehtir e [4, 5], her çend parametreyên wê yên optîkî, wekî endeksa şikestinê û katsayiyên ne-xêzik, dişibin yên LN [6, 7]. Bi vî rengî, LToI wekî materyalek din a namzed a bihêz ji bo sepanên fotonîk ên ne-xêzik ên hêza optîkî ya bilind derdikeve pêş. Herwiha, LToI dibe materyalek sereke ji bo cîhazên fîlterê yên pêla akustîk a rûvî (SAW), ku di teknolojiyên mobîl û bêtêl ên bilez de têne bikar anîn. Di vê çarçoveyê de, waferên LToI dikarin ji bo sepanên fotonîk bibin materyalên gelemperîtir. Lêbelê, heta niha, tenê çend cîhazên fotonîk ên li ser bingeha LToI hatine ragihandin, wekî rezonatorên mîkrodîskê [8] û guhezkarên qonaxa elektro-optîk [9]. Di vê gotarê de, em rêberek pêlê ya LToI ya windabûna kêm û sepandina wê di rezonatorek zengilî de pêşkêş dikin. Wekî din, em taybetmendiyên ne-xêzik ên χ(3) yên rêbera pêlê ya LToI peyda dikin.
Xalên Sereke:
• Pêşkêşkirina waferên LToI yên 4-inch heta 6-inch, waferên lîtyûm tantalat ên fîlma zirav, bi qalindahiya qata jorîn ji 100 nm heta 1500 nm, bi karanîna teknolojiya navxweyî û pêvajoyên pêşketî.
• SINOI: Waflên fîlmê zirav ên nîtrîda silîkonê yên bi windabûna pir kêm.
• SICOI: Bingehên fîlmên zirav ên nîv-îzolekirî yên silicon carbide yên paqijiya bilind ji bo devreyên entegre yên fotonîk ên silicon carbide.
• LTOI: Reqîbekî bihêz ê lîtyûm nîobatê, waflên lîtyûm tantalat ên fîlm-tenik.
• LNOI: LNOI ya 8 înç piştgiriya hilberîna girseyî ya berhemên lîtyûm nîobata fîlma zirav a pîvana mezintir dike.
Çêkirina li ser rêberên pêlên îzoleker:Di vê lêkolînê de, me waferên LToI yên 4 înç bi kar anîn. Qata LT ya jorîn substratek LT ya bi şêweya Y-birrîn a bazirganî ye ku bi zivirîna 42° ji bo cîhazên SAW tê bikaranîn, ku rasterast bi substratek Si ve bi qatek oksîda germî ya 3 µm stûr ve tê girêdan, û pêvajoyek birrîna jîr bikar tîne. Wêne 1(a) dîtinek ji jor a wafera LToI nîşan dide, bi qalindahiya qata LT ya jorîn a 200 nm. Me bi karanîna mîkroskopiya hêza atomî (AFM) hişkbûna rûyê qata LT ya jorîn nirxand.
Wêne 1.(a) Dîtina jor a wafera LToI, (b) Wêneya AFM ya rûyê qata jorîn a LT, (c) Wêneya PFM ya rûyê qata jorîn a LT, (d) Beşa xaçerêya şematîk a rêberê pêlê LToI, (e) Profîla moda TE ya bingehîn a hesabkirî, û (f) Wêneya SEM ya navika rêberê pêlê LToI berî danîna qata jorîn a SiO2. Wekî ku di Wêne 1 (b) de tê xuyang kirin, hişkbûna rûyê ji 1 nm kêmtir e, û xetên xêzkirinê nehatin dîtin. Wekî din, me rewşa polarîzasyona qata jorîn a LT bi karanîna mîkroskopiya hêza bersiva pîezoelektrîkî (PFM) lêkolîn kir, wekî ku di Wêne 1 (c) de tê xuyang kirin. Me piştrast kir ku polarîzasyona yekreng tewra piştî pêvajoya girêdanê jî hate parastin.
Bi karanîna vê substrata LToI, me rêberê pêlê wiha çêkir. Pêşî, çînek maskeya metalî ji bo gravkirina hişk a paşê ya LT-yê hate danîn. Piştre, lîtografiya tîrêjên elektronê (EB) hate kirin da ku qaliba navika rêberê pêlê li ser çîna maskeya metalî were destnîşankirin. Piştre, me qaliba berxwedêr a EB bi rêya gravkirina hişk veguhezt çîna maskeya metalî. Piştre, navika rêberê pêlê ya LToI bi karanîna gravkirina plazmaya rezonansa sîklotrona elektronê (ECR) hate çêkirin. Di dawiyê de, çîna maskeya metalî bi pêvajoyek şil hate rakirin, û qatek sergirtî ya SiO2 bi karanîna danîna buhara kîmyewî ya bi plazmayê ve hate danîn. Wêne 1 (d) xaçerêya şematîk a rêberê pêlê ya LToI nîşan dide. Bilindahiya giştî ya navikê, bilindahiya plakeyê, û firehiya navikê bi rêzê ve 200 nm, 100 nm, û 1000 nm ne. Bala xwe bidinê ku firehiya navikê li qiraxa rêberê pêlê ji bo girêdana fîbera optîkî berfireh dibe heta 3 µm.
Wêne 1 (e) belavbûna şiddeta optîkî ya hesabkirî ya moda elektrîkî ya transversal a bingehîn (TE) li 1550 nm nîşan dide. Wêne 1 (f) wêneya mîkroskopa elektronîkî ya şopandinê (SEM) ya navika rêberê pêlê LToI berî danîna qata jorîn a SiO2 nîşan dide.
Taybetmendiyên Rêbernameya Pêlan:Me pêşî taybetmendiyên windabûna xêzikî bi têketina ronahiya TE-polarîzekirî ji çavkaniyek emîsyona xweber a bi dirêjahiya pêlê ya 1550 nm ve di nav rêberên pêlên LToI yên bi dirêjahiyên cûda de nirxandin. Windabûna belavbûnê ji şemitoka têkiliya di navbera dirêjahiya rêberê pêlê û veguheztinê de li her dirêjahiya pêlê hate bidestxistin. Windabûnên belavbûnê yên pîvandî li gorî 1530, 1550 û 1570 nm bi rêzê ve 0.32, 0.28 û 0.26 dB/cm bûn, wekî ku di Wêne 2 (a) de tê xuyang kirin. Rêberên pêlên LToI yên çêkirî performansa windabûna kêm a berawirdî bi rêberên pêlên LNoI yên herî pêşkeftî re nîşan dan [10].
Piştre, me ne-xêzikbûna χ(3) bi rêya veguherîna dirêjahiya pêlê ya ku ji hêla pêvajoyek tevlihevkirina çar-pêlan ve hatî çêkirin nirxand. Me ronahiyek pompeya pêla domdar a li 1550.0 nm û ronahiyek sînyalê ya li 1550.6 nm xistin nav rêberek pêlê ya 12 mm dirêj. Wekî ku di Wêne 2 (b) de tê xuyang kirin, şîdeta sînyala pêla ronahiyê ya konjugata qonaxê (bêkar) bi zêdebûna hêza têketinê zêde bû. Navbera di Wêne 2 (b) de spektruma derketinê ya tîpîk a tevlihevkirina çar-pêlan nîşan dide. Ji têkiliya di navbera hêza têketinê û karîgeriya veguherînê de, me parametreya ne-xêzik (γ) texmîn kir ku bi qasî 11 W^-1m be.
Wêne 3.(a) Wêneya mîkroskopê ya rezonatora zengilî ya çêkirî. (b) Spektrumên veguhestinê yên rezonatora zengilî bi parametreyên valahiya cûrbecûr. (c) Spektrumên veguhestinê yên pîvandî û li gorî Lorentzianê yên rezonatora zengilî bi valahiya 1000 nm.
Piştre, me rezonatoreke zengilî ya LToI çêkir û taybetmendiyên wê nirxandin. Wêne 3 (a) wêneya mîkroskopa optîkî ya rezonatora zengilî ya çêkirî nîşan dide. Rezonatora zengilî xwedan konfigurasyonek "rêya pêşbirkê" ye, ku ji herêmek qurkirî bi radiusek 100 µm û herêmek rasterast a 100 µm dirêj pêk tê. Firehiya valahiya di navbera zengil û navika rêberê pêlê ya otobusê de bi zêdebûna 200 nm diguhere, bi taybetî li 800, 1000, û 1200 nm. Wêne 3 (b) spektrumên veguhastinê ji bo her valahiyê nîşan dide, ku nîşan dide ku rêjeya nemabûnê bi mezinahiya valahiyê re diguhere. Ji van spektruman, me diyar kir ku valahiya 1000 nm şert û mercên girêdana hema hema krîtîk peyda dike, ji ber ku ew rêjeya nemabûnê ya herî bilind a -26 dB nîşan dide.
Bi karanîna rezonatora bi girêdana krîtîk, me faktora kalîteyê (faktora Q) bi lihevhatina spektruma veguhestina xêzikî bi xêzeke Lorentzian texmîn kir, û faktorek Q ya navxweyî ya 1.1 mîlyon bi dest xist, wekî ku di Wêne 3 (c) de tê xuyang kirin. Bi qasî ku em dizanin, ev yekem xwenîşandanek rezonatorek zengila LToI ya bi girêdana rêberê pêlan e. Bi taybetî, nirxa faktora Q ya ku me bi dest xist ji ya rezonatorên mîkrodîskê LToI yên bi girêdana fîberê pir bilindtir e [9].
Xelasî:Me rêberek pêlê ya LToI bi windabûna 0.28 dB/cm li 1550 nm û faktorek Q ya rezonatora zengilê ya 1.1 mîlyon pêşxist. Performansa ku hatî bidestxistin bi ya rêberên pêlê yên LNoI yên kêm-windabûnê yên herî pêşketî re tê berhev kirin. Wekî din, me ne-xêzikbûna χ(3) ya rêberê pêlê yê LToI yê çêkirî ji bo sepanên ne-xêzik ên li ser çîpê lêkolîn kir.
Dema weşandinê: 20ê Mijdarê-2024