Реферат:Мо як мавҷи мавҷи литий танталати дар асоси изолятори 1550 нмро бо талафоти 0,28 дБ/см ва омили сифати резонатори ҳалқаи 1,1 миллион таҳия кардем. Истифодаи χ(3) ғайрихаттӣ дар фотоникаи ғайрихаттӣ омӯхта шудааст. Афзалиятҳои ниобати литий дар изолятор (LNoI), ки хосиятҳои аълои χ(2) ва χ(3) ғайрихаттӣ дар якҷоягӣ бо ҳабси қавии оптикӣ аз сабаби сохтори "изолятор"-и худ ба пешрафтҳои назаррас дар технологияи мавҷи мавҷ барои ултратез оварда расонд. модуляторҳо ва фотоникаи ҳамгирошудаи ғайрихаттӣ [1-3]. Илова ба LN, танталати литий (LT) низ ҳамчун маводи фотоникии ғайрихаттӣ таҳқиқ шудааст. Дар муқоиса бо LN, LT остонаи осеби оптикии баландтар ва равзанаи шаффофияти оптикии васеътар дорад [4, 5], гарчанде ки параметрҳои оптикии он ба монанди шохиси шикастан ва коэффисиентҳои ғайрихаттӣ ба параметрҳои LN шабоҳат доранд [6, 7]. Ҳамин тариқ, LToI ҳамчун маводи дигари пурқуввати номзадӣ барои барномаҳои фотоникӣ ғайрихаттӣ бо қувваи баланди оптикӣ фарқ мекунад. Ғайр аз он, LToI як маводи асосӣ барои дастгоҳҳои филтри мавҷи акустикии рӯизаминӣ (SAW) мегардад, ки дар технологияҳои баландсуръати мобилӣ ва бесим татбиқ мешаванд. Дар ин замина, вафли LToI метавонанд барои барномаҳои фотоникӣ маводи маъмултар шаванд. Бо вуҷуди ин, то имрӯз танҳо якчанд дастгоҳҳои фотоникӣ дар асоси LToI гузориш дода шудаанд, ба монанди резонаторҳои микродискӣ [8] ва ивазкунандаи фазаҳои электро-оптикӣ [9]. Дар ин мақола мо як мавҷи пасти LToI ва татбиқи онро дар резонатори ҳалқа пешниҳод мекунем. Илова бар ин, мо χ(3) хусусиятҳои ғайрихаттии мавҷи мавҷи LToI-ро пешниҳод мекунем.
Нуқтаҳои асосӣ:
• Пешниҳод кардани вафли 4-дюйма то 6-дюймаи LToI, вафли тунуки литийи танталат, ки ғафсии қабати болоӣ аз 100 нм то 1500 нм буда, бо истифода аз технологияи ватанӣ ва равандҳои баркамол.
• SINOI: Вафли тунуки нитриди кремнийи гумшудаи ултра кам.
• SICOI: Субстратҳои борик-плёнкаи нимизолятсияи баландсифати кремнийи карбиди барои микросхемаҳои интегралӣ фотоникии карбиди кремний.
• LTOI: Рақиби қавӣ барои ниобати литий, вафли литий танталати борик.
• LNOI: 8-дюймаи LNOI, ки истеҳсоли оммавии маҳсулоти ниобатии литийи тунук-миқёсро дастгирӣ мекунад.
Истеҳсол аз рӯи мавҷи изолятсия:Дар ин таҳқиқот, мо вафли 4-дюймаи LToI истифода кардем. Қабати болоии LT як субстрати тиҷории 42° гардиши Y-cut LT барои дастгоҳҳои SAW мебошад, ки мустақиман ба субстрати Si бо қабати оксиди гармии ғафси 3 мкм пайваст карда шудааст, ки раванди буриши оқилонаро истифода мебарад. Тасвири 1(а) намуди болоии вафли LToI-ро бо ғафсии қабати болоии LT 200 нм нишон медиҳад. Мо ноҳамвории сатҳи қабати болоии LT-ро бо истифода аз микроскопияи қувваи атомӣ (AFM) арзёбӣ кардем.
Расми 1.(а) Намоиши болоии вафли LToI, (б) тасвири AFM аз рӯи қабати болоии LT, (в) тасвири PFM аз сатҳи қабати болоии LT, (г) буридани схематикии мавҷи LToI, (д) Профили фундаменталии реҷаи TE ва (f) тасвири SEM-и ядрои мавҷи LToI пеш аз ҷойгиркунии қабати SiO2. Тавре ки дар расми 1 (б) нишон дода шудааст, ноҳамвории рӯи замин камтар аз 1 нм аст ва хатҳои харошидан мушоҳида нашудааст. Илова бар ин, мо ҳолати поляризатсияи қабати болоии LT-ро бо истифода аз микроскопияи қувваи ҷавобии пьезоэлектрикӣ (PFM), тавре ки дар расми 1 (c) тасвир шудааст, тафтиш кардем. Мо тасдиқ кардем, ки поляризатсияи якхела ҳатто пас аз раванди пайвастшавӣ нигоҳ дошта мешавад.
Бо истифода аз ин субстрати LToI, мо мавҷи мавҷро ба таври зерин сохтем. Аввалан, як қабати ниқоби металлӣ барои пошидани хушки минбаъдаи LT гузошта шуд. Сипас, литографияи чӯби электронӣ (EB) барои муайян кардани шакли ядрои мавҷ дар болои қабати ниқоби металлӣ анҷом дода шуд. Баъдан, мо намунаи муқовимати EB-ро ба қабати ниқоби металлӣ тавассути чӯбҳои хушк интиқол додем. Пас аз он, бо истифода аз резонанси электронии сиклотронӣ (ECR) плазма ядрои мавҷи LToI ташкил карда шуд. Ниҳоят, қабати ниқоби металлӣ тавассути раванди тар хориҷ карда шуд ва қабати SiO2 бо истифода аз таҳшини буғи кимиёвии плазма гузошта шуд. Тасвири 1 (г) бахшҳои схематикии мавҷи LToI-ро нишон медиҳад. Баландии умумии ядро, баландии плита ва паҳнои ядро мутаносибан 200 нм, 100 нм ва 1000 нм мебошанд. Дар хотир доред, ки паҳнои аслӣ дар канори мавҷ барои пайваст кардани нахи оптикӣ то 3 микрон васеъ мешавад.
Дар расми 1 (д) тақсимоти ҳисобшудаи шиддатнокии оптикии реҷаи асосии трансверсиалӣ (TE) дар 1550 нм нишон дода шудааст. Дар расми 1 (f) тасвири микроскопи электронии сканерӣ (SEM)-и ядрои мавҷи LToI пеш аз ҷойгиршавии қабати SiO2 нишон дода шудааст.
Хусусиятҳои роҳнамои мавҷ:Мо аввал хусусиятҳои талафоти хатиро тавассути ворид кардани нури поляризатсияшудаи TE аз манбаи паҳншавии стихиявии дарозии мавҷи 1550 нм ба мавҷҳои LToI дарозии гуногун арзёбӣ кардем. Талафоти паҳншавӣ аз нишебии муносибати байни дарозии мавҷ ва интиқол дар ҳар як дарозии мавҷ ба даст оварда шуд. Талафоти паҳншавии ченшуда дар 1530, 1550 ва 1570 нм мутаносибан 0,32, 0,28 ва 0,26 дБ/см буд, ки дар расми 2 (а) нишон дода шудааст. Роҳнамои мавҷҳои сохташудаи LToI иҷрои муқоисашавандаи талафоти камро бо мавҷҳои замонавии LNoI намоиш доданд [10].
Баъдан, мо ғайрихаттӣ χ(3)-ро тавассути табдили дарозии мавҷ, ки тавассути раванди омехтакунии чор мавҷ тавлид шудааст, арзёбӣ кардем. Мо як нури насоси мавҷи доимиро дар 1550,0 нм ва нури сигналро дар 1550,6 нм ба мавҷи дарозии 12 мм ворид мекунем. Тавре ки дар расми 2 (б) нишон дода шудааст, шиддатнокии сигнали мавҷи нури фаза-конъюгат (бекор) бо афзоиши қувваи вуруд афзоиш ёфт. Воридшуда дар расми 2 (б) спектри маъмулии баромади омехтаи чормавҷро нишон медиҳад. Аз муносибати байни қудрати воридотӣ ва самаранокии табдилдиҳӣ, мо параметри ғайрихаттӣ (γ) тахминан 11 Вт^-1м ҳисоб кардем.
Расми 3.$A) Тасвири микроскопи резонатори ҳалқаи сохташуда. $B) Спектрњои интиқоли резонатори ҳалқа бо параметрҳои гуногуни холигӣ. $C) Спектри интиқоли резонатори ҳалқаи бо фосилаи 1000 нм ченшуда ва бо Лоренц муҷаҳҳазшуда.
Баъдан, мо резонатори ҳалқаи LToI сохта, хусусиятҳои онро арзёбӣ кардем. Дар расми 3 (а) тасвири микроскопи оптикии резонатори ҳалқаи сохташуда нишон дода шудааст. Резонатори ҳалқа дорои конфигуратсияи "порогро" дорад, ки аз минтақаи каҷ бо радиусаш 100 мкм ва минтақаи рости 100 мкм дарозӣ иборат аст. Паҳнои фосила байни ҳалқа ва ядрои мавҷи автобус бо афзоиши 200 нм, махсусан дар 800, 1000 ва 1200 нм фарқ мекунад. Расми 3 (б) спектрҳои интиқолро барои ҳар як холигоҳ нишон медиҳад, ки нишон медиҳад, ки таносуби нобудшавӣ бо андозаи холигӣ тағир меёбад. Аз ин спектрҳо, мо муайян кардем, ки холигии 1000 нм шароити қариб муҳими пайвастшавиро фароҳам меорад, зеро он таносуби баландтарини нобудшавиро -26 дБ нишон медиҳад.
Бо истифода аз резонатори ба таври интиқодӣ пайвастшуда, мо омили сифатро (омили Q) бо роҳи мувофиқ кардани спектри интиқоли хатӣ бо каҷи Лорентс ҳисоб кардем ва омили Q дохилии 1,1 миллионро ба даст овардем, ки дар расми 3 (в) нишон дода шудааст. Ба маълумоти мо, ин аввалин намоиши резонатори ҳалқаи LToI бо мавҷгир аст. Қобили зикр аст, ки арзиши омили Q, ки мо ба даст овардем, нисбат ба резонаторҳои микродискии LToI бо нах пайвастшуда хеле баландтар аст [9].
Хулоса:Мо як дастури мавҷи LToI бо талафоти 0,28 дБ/см дар 1550 нм ва резонатори ҳалқаи Q омили 1,1 миллионро таҳия кардем. Фаъолияти бадастовардаро бо нишондиҳандаҳои замонавии мавҷгириҳои LNoI камхарҷ муқоиса кардан мумкин аст. Илова бар ин, мо χ (3) ғайрихаттии мавҷи LToI-и истеҳсолшударо барои барномаҳои ғайрихаттӣ дар чип тафтиш кардем.
Вақти фиристодан: Ноябр-20-2024