Nkọwa:Anyị emepụtala 1550 nm insulator dabeere na lithium tantalate waveguide na mfu nke 0.28 dB / cm na ihe mgbanaka resonator àgwà ihe nke 1.1 nde. A mụọla ngwa nke χ(3) na-anọghị n'ịntanetị na foto ndị na-abụghị ntanetị. Uru nke lithium niobate on insulator (LNoI), nke na-egosipụta ọmarịcha χ(2) na χ(3) ihe ndị na-adịghị na ntanetị yana njide ngwa anya siri ike n'ihi usoro "insulator-on" ya, emeela ka ọganihu dị ukwuu na teknụzụ waveguide maka ultrafast. modulators na fotonics na-adịghị ejikọta ọnụ [1-3]. Na mgbakwunye na LN, a chọpụtakwara lithium tantalate (LT) dị ka ihe fotonic na-adịghị adị. E jiri ya tụnyere LN, LT nwere ọnụ ụzọ mmebi ngwa anya dị elu yana windo nghọta ka ukwuu [4, 5], n'agbanyeghị na paramita ngwa anya ya, dị ka ndenye nrụgharịgharị na ọnụọgụ ndị na-abụghị nke LN, yiri nke LN [6, 7]. Ya mere, LToI pụtara dị ka ihe ọzọ siri ike na-eme ntuli aka maka ngwa anya ngwa anya dị elu na-abụghị ngwa fotonic. Ọzọkwa, LToI na-aghọ ihe bụ isi maka ngwaọrụ nzacha elu nke ikuku ebili mmiri (SAW), nke dabara na teknụzụ mkpanaka na ikuku na-agba ọsọ. N'okwu a, wafer LToI nwere ike bụrụ ihe a na-ahụkarị maka ngwa fotonic. Agbanyeghị, ka ọ dị ugbu a, ọ bụ naanị ngwaọrụ fotonic ole na ole dabere na LToI ka akọpụtala, dị ka microdisk resonators [8] na ndị na-agbanwe oge eletrọ-optic [9]. N'ime akwụkwọ a, anyị na-eweta ntuziaka ebili mmiri LToI dị obere na ngwa ya na mgbanaka resonator. Na mgbakwunye, anyị na-enye njirimara χ(3) na-abụghị nke ntanetị nke ụzọ ụgbọ mmiri LToI.
Isi ihe:
• Na-enye 4-inch ka 6-inch LToI wafers, ihe nkiri dị mkpa nke lithium tantalate wafers, na ọkpụrụkpụ oyi akwa sitere na 100 nm ruo 1500 nm, na-eji teknụzụ ụlọ na usoro tozuru okè.
• SINOI: silicon nitride mkpa ihe nkiri wafers dị ala.
• SICOI: Igwe ihe nkiri sịlịkọn carbide dị mkpa dị ọcha dị ọcha maka sekit agbakwunyere silicon carbide photonic.
• LTOI: Onye asọmpi siri ike na lithium niobate, ihe nkiri lithium tantalate wafers dị mkpa.
• LNOI: 8-inch LNOI na-akwado mmepụta oke nke ngwaahịa lithium niobate dị mkpa karịa.
Imepụta na Insulator Waveguides:N'ime ọmụmụ ihe a, anyị jiri wafer LToI inch 4. N'elu LT oyi akwa bụ azụmahịa 42º tụgharịa Y-cut LT mkpụrụ maka ngwaọrụ SAW, nke jikọtara ya na mkpụrụ Si na akwa 3 µm na-ekpo ọkụ na-ekpo ọkụ, na-eji usoro ịkpụcha mma. Ọgụgụ 1 (a) na-egosi nlegharị anya elu nke wafer LToI, yana ọkpụrụkpụ oyi akwa LT dị n'elu nke 200 nm. Anyị na-enyocha ịdị nro nke elu LT oyi akwa site na iji atomiki microscopy (AFM).
Onyonyo 1.(a) Nlele elu nke LToI wafer, (b) onyonyo AFM nke elu nke elu LT oyi akwa, (c) onyonyo PFM nke elu elu LT oyi akwa, (d) Ntughari akụkụ nke LToI waveguide, (e) Profaịlụ ọnọdụ TE agbakọtara agbakọ, yana (f) onyonyo SEM nke isi ebili mmiri LToI n'ihu ntinye ihe mkpuchi SiO2. Dị ka e gosiri na foto 1 (b), nhụsianya dị n'elu adịghị erughị 1 nm, ọ dịghịkwa ahịrị ncha. Ọzọkwa, anyị nyochara ọnọdụ polarization nke elu LT oyi akwa na-eji piezoelectric nzaghachi ike microscopy (PFM), dị ka e gosiri na Figure 1 (c). Anyị kwadoro na a na-edobe polarization otu ọbụlagodi mgbe usoro njikọ ahụ gasịrị.
N'iji mkpụrụ nke LToI a, anyị rụpụtara ntuziaka na-efegharị efegharị dị ka ndị a. Nke mbụ, a na-edobere oyi akwa mkpuchi igwe maka etching akọrọ nke LT na-esote. Mgbe ahụ, a na-eme lithography nke eletrọn beam (EB) iji kọwapụta ụkpụrụ isi nke waveguide n'elu oyi akwa mkpuchi igwe. Ọzọ, anyị bufere EB iguzogide ụkpụrụ na metal nkpuchi oyi akwa via akọrọ etching. Mgbe nke ahụ gasịrị, a na-emepụta isi ihe na-efegharị LToI site na iji electron cyclotron resonance (ECR) plasma etching. N'ikpeazụ, e wepụrụ oyi akwa mkpuchi ọla ahụ site na usoro mmiri, ma tinyekwa ihe mkpuchi SiO2 site na iji ntinye vapor kemịkalụ kwalitere plasma. Ọgụgụ 1 (d) na-egosi schematic cross-akụkụ nke LToI waveguide. Ngụkọta isi elu, ịdị elu efere, na obosara isi bụ 200nm, 100nm, na 1000 nm, n'otu n'otu. Rịba ama na obosara isi na-agbasa ruo 3µm na nsọtụ waveguide maka njikọ eriri anya.
Ọgụgụ 1 (e) na-egosiputa nkesa ike ngwa anya gbakọọ nke ọnọdụ transverse electric (TE) na 1550 nm. Onyonyo 1 (f) na-egosi onyonyo nyocha eletrọnịkị eletrọnịkị (SEM) nke isi waveguide LToI tupu ntinye nke ihe mkpuchi SiO2.
Njirimara Waveguide:Anyị buru ụzọ nyochaa njirimara ọnwụ ahịrị ahịrị site n'itinye ọkụ TE-polarized site na 1550nm wavelength ebili mmiri na-eme ka ọ pụta ìhè n'ime ụzọ ụgbọ mmiri LToI nke ogologo dị iche iche. Enwetara mfu mgbasa site na mkpọda nke mmekọrịta dị n'etiti ogologo waveguide na nnyefe na ogologo ọ bụla. Mfu mgbasa nke tụrụ atụ bụ 0.32, 0.28, na 0.26 dB/cm na 1530, 1550, na 1570 nm, n'otu n'otu, dị ka egosiri na eserese 2 (a). Ntuziaka ebili mmiri LToI ndị a kpụrụ akpụ gosipụtara arụmọrụ dị ala na-enweghị atụ na ntuziaka ụgbọ mmiri LNoI nke ọgbara ọhụrụ [10].
Ọzọ, anyị tụlere χ (3) adịghị adị site na ntughari ogologo nke ogologo nke na-emepụta site na usoro ngwakọta anọ. Anyị na-etinye ọkụ mgbapụta ebili mmiri na-aga n'ihu na 1550.0 nm yana ọkụ mgbama na 1550.6 nm n'ime ntuziaka ebili mmiri dị 12 mm. Dịka egosiri na eserese 2 (b), ike mgbama ọkụ nke akụkụ-conjugate (idler) na-abawanye na ike ntinye na-abawanye. Ntinye dị na eserese 2 (b) na-egosi ụdị mmepụta ụdịdị dị iche iche nke ngwakọta ebili mmiri anọ. Site na mmekọrịta dị n'etiti ike ntinye na nrụpụta ngbanwe, anyị mere atụmatụ na paramita na-adịghị adị (γ) dị ihe dịka 11 W^-1m.
Onyonyo 3.(a) Onyonyo microscope nke mgbanaka emepụtara. (b) Ihe nlegharị anya nke mgbanaka mgbanaka nwere oke oghere dị iche iche. (c) Atụtara na Lorentzian dabara n'ụdị nnyefe nke mgbanaka mgbanaka nwere oghere nke 1000 nm.
Ọzọ, anyị rụpụtara ihe mgbanaka LToI wee nyochaa njirimara ya. Onyonyo 3 (a) na-egosi onyonyo microscope anya nke mgbanaka emepụtara. Mgbanaka mgbanaka na-egosipụta nhazi "ọsọ ọsọ", nke nwere mpaghara gbagọrọ agbagọ nwere radius nke 100 µm na mpaghara kwụ ọtọ nke 100 µm n'ogologo. Obosara oghere dị n'etiti mgbanaka na isi ụgbọ mmiri na-efegharị ụgbọ ala dị iche na nmịkrị 200 nm, kpọmkwem na 800, 1000, na 1200 nm. Ọgụgụ 3 (b) na-egosiputa ụdị mgbasa ozi maka oghere ọ bụla, na-egosi na oke mkpochapụ na-agbanwe na nha nha. Site na ụdịdị ndị a, anyị kpebisiri ike na oghere 1000 nm na-enye ọnọdụ njikọ njikọ fọrọ nke nta ka ọ bụrụ ihe dị oke egwu, ebe ọ na-egosipụta oke mbibi kachasị elu nke -26 dB.
N'iji resonator jikọtara nke ọma, anyị mere atụmatụ ihe dị mma (Q factor) site n'itinye ụdị dị iche iche nke nnyefe nke eriri Lorentzian, na-enweta ihe dị n'ime Q nke 1.1 nde, dị ka egosiri na Figure 3 (c). Dị ka anyị maara, nke a bụ ngosipụta izizi nke mgbanaka LToI jikọtara ọnụ. N'ụzọ doro anya, uru Q ihe anyị nwetara dị elu nke ukwuu karịa nke eriri microdisk resonators LToI jikọtara ọnụ [9].
Mmechi:Anyị mepụtara ihe ntụgharị ọkụ LToI nwere mfu nke 0.28 dB / cm na 1550 nm yana mgbanaka mgbanaka Q nke 1.1 nde. Arụmọrụ enwetara dị ka nke ọgbara ọhụrụ na-enweghị atụ nke LNoI waveguides. N'ịgbakwụnye, anyị nyochara χ(3) adịghị n'ịntanetị nke ntuziaka wave LToI arụpụtara maka ngwa na-abụghị nke mgbawa.
Oge nzipu: Nov-20-2024