Geàrr-chunntas:Tha sinn air stiùireadh tonn lithium tantalate stèidhichte air insulator 1550 nm a leasachadh le call de 0.28 dB / cm agus factar càileachd ath-shuidheachadh fàinne de 1.1 millean. Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air cleachdadh neo-loidhneachd χ (3) ann am fotonics neo-loidhneach. Tha buannachdan lithium niobate air insulator (LNoI), a tha a’ taisbeanadh feartan neo-loidhneach χ (2) agus χ (3) sàr-mhath còmhla ri cuingealachadh làidir optigeach mar thoradh air an structar “insulator-on” aige, air leantainn gu adhartas mòr ann an teicneòlas tonn-thonn airson ultrafast. modulators agus photonics neo-loidhneach aonaichte [1-3]. A bharrachd air LN, chaidh lithium tantalate (LT) a sgrùdadh cuideachd mar stuth photonic neo-loidhneach. An coimeas ri LN, tha stairsneach milleadh optigeach nas àirde aig LT agus uinneag follaiseachd optigeach nas fharsainge [4, 5], ged a tha na paramadairean optigeach aige, leithid clàr-amais refractive agus co-èifeachdan neo-loidhneach, coltach ris an fheadhainn aig LN [6, 7]. Mar sin, tha LToI a’ seasamh a-mach mar stuth tagraiche làidir eile airson tagraidhean photonic neo-loidhneach cumhachd optigeach àrd. A bharrachd air an sin, tha LToI a’ fàs na phrìomh stuth airson innealan sìoltachaidh tonn fuaimneach uachdar (SAW), a tha iomchaidh ann an teicneòlasan gluasadach is gun uèir aig astar luath. Anns a’ cho-theacsa seo, is dòcha gum bi wafers LToI gu bhith nan stuthan nas cumanta airson tagraidhean photonic. Ach, gu ruige seo, cha deach aithris ach air beagan innealan photonic stèidhichte air LToI, leithid resonators microdisk [8] agus gluasad ìre electro-optic [9]. Anns a’ phàipear seo, bidh sinn a’ taisbeanadh treòrachadh tonn LToI le call ìosal agus mar a thèid a chleachdadh ann an resonator fàinne. A bharrachd air an sin, bidh sinn a’ toirt seachad na feartan neo-loidhneach χ (3) de stiùireadh tonn LToI.
Prìomh phuingean:
• A' tabhann wafers LToI 4-òirleach gu 6-òirlich, wafers tana-tantalate lithium film, le tighead àrd-ìre eadar 100 nm gu 1500 nm, a' cleachdadh teicneòlas dachaigheil agus pròiseasan inbheach.
• SINOI: Sgoltadh film tana silicon nitride call ultra-ìosal.
• SICOI: Fo-stratan film tana leth-inslulating silicon carbide airson cuairtean amalaichte photonic carbide silicon.
• LTOI: Co-fharpaiseach làidir gu lithium niobate, sgeirean lithium tantalate film tana.
• LNOI: LNOI 8-òirlich a' toirt taic do chinneasachadh mòr de stuthan lithium niobate film tana nas motha.
Dèanamh air Insulator Waveguides:Anns an sgrùdadh seo, chleachd sinn wafers LToI 4-òirleach. Tha an còmhdach LT as àirde na fho-strat malairteach 42 ° air a ghearradh le Y-cut LT airson innealan SAW, a tha ceangailte gu dìreach ri substrate Si le còmhdach teirmeach ocsaid 3 µm tiugh, a’ cleachdadh pròiseas gearraidh snasail. Tha Figear 1(a) a’ sealltainn sealladh gu h-àrd den wafer LToI, leis an tighead còmhdach LT as àirde de 200 nm. Rinn sinn measadh air garbh uachdar an t-sreath LT as àirde a’ cleachdadh microscopy feachd atamach (AFM).
Figear 1 .(a) Sealladh gu h-àrd den wafer LToI, (b) Ìomhaigh AFM de uachdar an t-sreath LT as àirde, (c) ìomhaigh PFM de uachdar an t-sreath LT as àirde, (d) Tar-roinn dealbhach de stiùir tonn LToI, (e) Pròifil modh TE bunaiteach àireamhaichte, agus (f) Ìomhaigh SEM de chridhe tonn-thonn LToI mus tèid SiO2 a thasgadh thairis air còmhdach. Mar a chithear ann am Figear 1 (b), tha garbh an uachdar nas lugha na 1 nm, agus cha deach loidhnichean sgrìob a choimhead. A bharrachd air an sin, rinn sinn sgrùdadh air staid polarachaidh an ìre LT as àirde a’ cleachdadh microscopy feachd freagairt piezoelectric (PFM), mar a chithear ann am Figear 1 (c). Dhaingnich sinn gun deach polarachadh èideadh a chumail eadhon às deidh a’ phròiseas ceangail.
A’ cleachdadh an t-substrate LToI seo, chruthaich sinn an stiùireadh tonn mar a leanas. An toiseach, chaidh còmhdach masg meatailt a thasgadh airson a bhith a 'seargadh tioram an LT. An uairsin, chaidh lithography beam dealanach (EB) a dhèanamh gus am pàtran bunaiteach waveguide a mhìneachadh air mullach an t-sreath masg meatailt. An uairsin, ghluais sinn am pàtran EB resist chun an còmhdach masg meatailt tro shnàthadh tioram. Às deidh sin, chaidh cridhe waveguide LToI a chruthachadh le bhith a’ cleachdadh sgudal plasma ath-shuidheachadh electron cyclotron (ECR). Mu dheireadh, chaidh an còmhdach masg meatailt a thoirt air falbh tro phròiseas fliuch, agus chaidh còmhdach SiO2 a thasgadh le bhith a ’cleachdadh tasgadh vapor ceimigeach le àrdachadh plasma. Tha Figear 1 (d) a' sealltainn an tar-roinn sgeamach de stiùireadh tonn LToI. Is e an àirde bunaiteach iomlan, àirde truinnsear, agus leud bunaiteach 200 nm, 100 nm, agus 1000 nm, fa leth. Thoir an aire gu bheil an leud bunaiteach a’ leudachadh gu 3 µm aig oir tonn-iùil airson ceangal snàithleach optigeach.
Tha Figear 1 (e) a’ taisbeanadh cuairteachadh dian optigeach àireamhaichte a’ mhodh dealain transverse bunaiteach (TE) aig 1550 nm. Tha Figear 1 (f) a’ sealltainn ìomhaigh sganaidh miocroscop dealanach (SEM) de chridhe tonn-thonn LToI mus deach an còmhdach thairis air SiO2 a thasgadh.
Feartan Waveguide:Rinn sinn measadh an-toiseach air feartan call sreathach le bhith a’ toirt a-steach solas TE-polarized bho stòr sgaoilidhean spontaneous leudachaidh tonn-tonn 1550 nm a-steach do thrèanaichean tonn LToI de dhiofar fhaid. Chaidh an call iomadachaidh fhaighinn bho leathad a’ cheangail eadar fad tonn-iùil agus tar-chuir aig gach tonn-tonn. B’ e na call iomadachaidh tomhaiste 0.32, 0.28, agus 0.26 dB / cm aig 1530, 1550, agus 1570 nm, fa leth, mar a chithear ann am Figear 2 (a). Bha na tonnan-tonn dèanta LToI a’ taisbeanadh coileanadh call ìosal an coimeas ri stiùiridhean tonn LNoI as ùire [10].
An uairsin, rinn sinn measadh air neo-loidhneachd χ (3) tro thionndadh tonn-tonn a chaidh a chruthachadh le pròiseas measgachadh ceithir-tonn. Chuir sinn a-steach solas pumpa tonn leantainneach aig 1550.0 nm agus solas comharra aig 1550.6 nm a-steach do threòrachadh tonn 12 mm de dh'fhaid. Mar a chithear ann am Figear 2 (b), mheudaich dian comharra tonn solais ìre-conjugate (idler) le barrachd cumhachd cuir a-steach. Tha an inset ann am Figear 2 (b) a’ sealltainn speactram toraidh àbhaisteach a’ mheasgachadh ceithir-tonn. Bhon dàimh eadar cumhachd cuir a-steach agus èifeachdas tionndaidh, bha sinn den bheachd gu robh am paramadair neo-loidhneach (γ) timcheall air 11 W ^ -1m.
Figear 3.(a) Ìomhaigh miocroscop den resonator fàinne dèanta. (b) Spectra tar-chuir an resonator fàinne le diofar pharaimearan beàrn. (c) Sspeactram tar-chuir air a thomhas agus air a shuidheachadh le Lorentzian den resonator fàinne le beàrn de 1000 nm.
An uairsin, rinn sinn ath-shuidheachadh fàinne LToI agus rinn sinn measadh air na feartan aige. Tha Figear 3 (a) a’ sealltainn ìomhaigh miocroscop optigeach an resonator fàinne dèanta. Tha an resonator fàinne a’ nochdadh rèiteachadh “rèis-rèis”, air a dhèanamh suas de sgìre lùbte le radius de 100 µm agus sgìre dhìreach de 100 µm de dh’fhaid. Tha leud a’ bheàirn eadar an fhàinne agus cridhe waveguide bus ag atharrachadh ann an àrdachaidhean de 200 nm, gu sònraichte aig 800, 1000, agus 1200 nm. Tha Figear 3 (b) a’ taisbeanadh an speactra tar-chuir airson gach beàrn, a’ nochdadh gu bheil an co-mheas à bith ag atharrachadh a rèir meud na beàrn. Bho na speactra sin, cho-dhùin sinn gu bheil am beàrn 1000 nm a ’toirt seachad suidheachaidhean ceangail cha mhòr èiginneach, leis gu bheil e a’ nochdadh a ’cho-mheas as àirde de dhol à bith de -26 dB.
A’ cleachdadh an resonator le deagh chàraid, rinn sinn tuairmse air a’ bhàillidh càileachd (bàillidh Q) le bhith a’ cur an speactram tar-chuir sreathach le lùb Lorentzian, a’ faighinn factar Q a-staigh de 1.1 millean, mar a chithear ann am Figear 3 (c). Gu ar n-eòlas, is e seo a’ chiad thaisbeanadh de resonator fàinne LToI co-cheangailte ri tonn-thonn. Gu sònraichte, tha an luach bàillidh Q a choilean sinn gu math nas àirde na luach resonators microdisk LToI ceangailte ri fiber [9].
Co-dhùnadh:Leasaich sinn inneal-tonn LToI le call de 0.28 dB / cm aig 1550 nm agus factar fàinne Q resonator de 1.1 millean. Tha an coileanadh a gheibhear an coimeas ris an ìre as ùire de stiùiridhean tonn LNoI le call ìosal. A bharrachd air an sin, rinn sinn sgrùdadh air neo-loidhneachd χ (3) an stiùireadh tonn LToI saothraichte airson tagraidhean neo-loidhneach air-chip.
Ùine puist: Samhain-20-2024