Àdánù:A ti ni idagbasoke 1550 nm insulator-orisun lithium tantalate waveguide pẹlu isonu ti 0.28 dB / cm ati iwọn didara resonator iwọn ti 1.1 milionu. Ohun elo ti χ(3) aiṣedeede ni awọn fọto ti kii ṣe lainidi ti ni iwadi. Awọn anfani ti lithium niobate lori insulator (LNoI), eyiti o ṣe afihan χ(2) ati χ(3) awọn ohun-ini alaiṣe ti o dara julọ pẹlu itimole opiti ti o lagbara nitori eto “insulator-on” rẹ, ti yori si awọn ilọsiwaju pataki ni imọ-ẹrọ waveguide fun ultrafast modulators ati ese aiṣedeede photonics [1-3]. Ni afikun si LN, litiumu tantalate (LT) tun ti ṣe iwadii bi ohun elo photonic ti kii ṣe laini. Ti a ṣe afiwe si LN, LT ni ilodi ibajẹ opiti ti o ga julọ ati window akoyawo opiti ti o gbooro [4, 5], botilẹjẹpe awọn paramita opiti rẹ, gẹgẹbi itọka itọka ati awọn alaiṣẹ alaiṣe, jẹ iru awọn ti LN [6, 7]. Nitorinaa, LToI duro jade bi ohun elo oludije to lagbara miiran fun agbara opiti giga ti kii ṣe awọn ohun elo photonic. Pẹlupẹlu, LToI n di ohun elo akọkọ fun awọn ẹrọ àlẹmọ dada acoustic igbi (SAW), wulo ni alagbeka iyara giga ati awọn imọ-ẹrọ alailowaya. Ni aaye yii, awọn wafer LToI le di awọn ohun elo ti o wọpọ julọ fun awọn ohun elo photonic. Sibẹsibẹ, titi di oni, awọn ẹrọ photonic diẹ ti o da lori LToI ni a ti royin, gẹgẹbi microdisk resonators [8] ati elekitiro-optic alakoso shifters [9]. Ninu iwe yii, a ṣe afihan isonu-pipadanu LToI waveguide ati ohun elo rẹ ninu oluyipada oruka. Ni afikun, a pese awọn abuda aiṣedeede χ(3) ti itọsọna igbi LToI.
Awọn koko koko:
• Nfun 4-inch si 6-inch LToI wafers, fiimu tinrin lithium tantalate wafers, pẹlu awọn sisanra Layer oke ti o wa lati 100 nm si 1500 nm, lilo imọ-ẹrọ inu ile ati awọn ilana ti ogbo.
• SINOI: Ultra-kekere pipadanu silikoni nitride tinrin-film wafers.
• SICOI: Giga-mimọ ologbele-idabobo ohun alumọni carbide tinrin-film sobsitireti fun ohun alumọni carbide photonic ese iyika.
• LTOI: Oludije to lagbara si litiumu niobate, tinrin-fiimu lithium tantalate wafers.
LNOI: 8-inch LNOI ti n ṣe atilẹyin iṣelọpọ ọpọ ti awọn ọja litiumu niobate tinrin-tinrin-nla.
Ṣiṣejade lori Awọn itọsọna Wave Insulator:Ninu iwadi yii, a lo 4-inch wafers LToI. Layer LT oke jẹ 42° ti iṣowo Y-ge LT sobusitireti fun awọn ẹrọ SAW, eyiti o jẹ asopọ taara si sobusitireti Si kan pẹlu Layer oxide oxide 3 µm nipọn, ti nlo ilana gige ọlọgbọn kan. Nọmba 1 (a) fihan iwo oke ti wafer LToI, pẹlu sisanra Layer LT oke ti 200 nm. A ṣe ayẹwo aibikita dada ti oke LT Layer lilo atomiki agbara microscopy (AFM).
Olusin 1.(a) Iwoye oke ti wafer LToI, (b) Aworan AFM ti oju ti oke LT Layer, (c) aworan PFM ti oju ti oke LT Layer, (d) Abala agbelebu ti LToI waveguide, (e) Iṣiro ipilẹ ipo profaili TE, ati (f) Aworan SEM ti ipilẹ igbi igbi LToI ṣaaju fifisilẹ agbekọja SiO2. Bi o ṣe han ni olusin 1 (b), aibikita dada kere ju 1 nm, ko si si awọn laini ibere ti a ṣe akiyesi. Ni afikun, a ṣe ayẹwo ipo polarization ti oke LT Layer lilo piezoelectric esi microscopy (PFM), bi a ṣe fihan ni Nọmba 1 (c). A fi idi rẹ mulẹ pe iṣọpọ aṣọ jẹ itọju paapaa lẹhin ilana isọpọ.
Lilo sobusitireti LToI yii, a ṣe itọsọna igbi bi atẹle. Ni akọkọ, a ṣe ifipamọ Layer boju-boju irin fun etching gbigbẹ ti o tẹle ti LT. Lẹhinna, itanna tan ina (EB) lithography ni a ṣe lati ṣalaye ilana ipilẹ igbi igbi lori oke ti Layer boju irin. Nigbamii ti, a gbe apẹrẹ EB koju si Layer boju irin nipasẹ etching gbẹ. Lẹhinna, ipilẹ igbi waveguide LToI ni a ṣẹda ni lilo itanna cyclotron resonance (ECR) pilasima etching. Nikẹhin, a ti yọ Layer boju-boju irin kuro nipasẹ ilana tutu, ati pe a ti fi SiO2 sori ẹrọ ni lilo ifisilẹ ikemika ti pilasima ti o ni ilọsiwaju. olusin 1 (d) fihan sikematiki agbelebu-apakan ti LToI waveguide. Apapọ giga mojuto, giga awo, ati iwọn mojuto jẹ 200 nm, 100 nm, ati 1000 nm, lẹsẹsẹ. Ṣe akiyesi pe iwọn mojuto gbooro si 3 µm ni eti igbi igbi fun sisọpọ okun opiti.
Nọmba 1 (e) ṣe afihan pinpin kikankikan opiti ti iṣiro ti ipo ina ifapa ipilẹ (TE) ni 1550 nm. Nọmba 1 (f) ṣe afihan aworan microscope elekitironi (SEM) ti mojuto igbi igbi LToI ṣaaju fifisilẹ ti SiO2 agbekọja.
Awọn abuda Waveguide:A kọkọ ṣe agbeyẹwo awọn abuda ipadanu laini nipasẹ titẹ ina TE-polarized lati inu 1550 nm orisun itujade lẹẹkọkan ti o pọ si sinu awọn itọsọna igbi LToI ti awọn gigun oriṣiriṣi. Pipadanu itankale ni a gba lati ite ibatan laarin gigun gigun ati gbigbe ni gigun gigun kọọkan. Awọn adanu itankale ti a wiwọn jẹ 0.32, 0.28, ati 0.26 dB/cm ni 1530, 1550, ati 1570 nm, lẹsẹsẹ, bi a ṣe han ni Nọmba 2 (a). Awọn itọsọna igbi LToI ti a ṣe ṣe afihan iṣẹ isonu kekere ti o jọra si awọn itọsọna igbi LNoI-ti-ti-ti-giga [10].
Nigbamii ti, a ṣe ayẹwo χ (3) aiṣedeede nipasẹ iyipada gigun ti a ṣe nipasẹ ilana idapọ-igbi mẹrin. A ṣe titẹ ina fifa soke lilọsiwaju ni 1550.0 nm ati ina ifihan agbara ni 1550.6 nm sinu itọsọna igbi gigun 12 mm. Gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 2 (b), agbara ifihan agbara igbi alakoso alakoso-conjugate (idler) pọ si pẹlu jijẹ agbara titẹ sii. Awọn inset ni Figure 2 (b) fihan awọn aṣoju o wu julọ.Oniranran ti awọn mẹrin-igbi dapọ. Lati inu ibatan laarin agbara titẹ sii ati ṣiṣe iyipada, a ṣe iṣiro paramita aiṣedeede (γ) lati jẹ isunmọ 11 W^-1m.
olusin 3.(a) Aworan maikirosikopu ti resonator oruka ti a ṣe. (b) Sipekitira gbigbe ti iwọn resonator pẹlu orisirisi aafo sile. (c) Iwọnwọn ati Lorentzian-fitted spectrum gbigbe ti iwọn resonator pẹlu aafo ti 1000 nm.
Nigbamii ti, a ṣe atunṣe oruka LToI ati ṣe ayẹwo awọn abuda rẹ. olusin 3 (a) fihan aworan maikirosikopu opiti ti resonator oruka ti a ṣe. Resonator oruka naa ṣe ẹya iṣeto “ije-ije” kan, ti o ni agbegbe ti o tẹ pẹlu rediosi ti 100 μm ati agbegbe taara ti 100 µm ni ipari. Iwọn aafo ti o wa laarin oruka ati koko-igbimọ ọkọ akero yatọ ni awọn afikun ti 200 nm, pataki ni 800, 1000, ati 1200 nm. Nọmba 3 (b) n ṣe afihan iwoye gbigbe fun aafo kọọkan, ti o nfihan pe ipin iparun naa yipada pẹlu iwọn aafo naa. Lati awọn iwoye wọnyi, a pinnu pe aafo 1000 nm n pese awọn ipo isọpọ to ṣe pataki, bi o ti ṣe afihan ipin iparun ti o ga julọ ti -26 dB.
Lilo resonator ti o ni idapọmọra, a ṣe iṣiro ifosiwewe didara (Q ifosiwewe) nipa ibamu pẹlu iwọn ilawọn gbigbe laini pẹlu ọna Lorentzian, gbigba ifosiwewe Q inu ti 1.1 million, bi a ṣe han ni Nọmba 3 (c). Si imọ wa, eyi ni iṣafihan akọkọ ti oluyipada oruka LToI ti o ni idapọmọra igbi. Ni pataki, iye ifosiwewe Q ti a ṣaṣeyọri ga pupọ ju ti awọn atuntẹ microdisk LToI ti o ni okun pọ [9].
Ipari:A ṣe agbekalẹ itọsọna igbi LToI kan pẹlu pipadanu 0.28 dB / cm ni 1550 nm ati iwọn ohun elo Q ti 1.1 million. Iṣe ti o gba jẹ afiwera si ti awọn itọsọna igbi LNoI isonu kekere-ti-ti-aworan. Ni afikun, a ṣe iwadii χ(3) aiṣedeede ti itọsọna igbi LToI ti a ṣe fun awọn ohun elo alailẹgbẹ lori-chip.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu kọkanla-20-2024