Abstrakt:0,28 dB / sm ýitgi bilen 1550 nm izolýator esasly litiý tantalat tolkun goragçysyny we 1,1 million halka rezonatorynyň hil faktoryny taýýarladyk. Χ (3) çyzykly däl fotonikada ulanylyşy öwrenildi. Lityum niobatyň izolýatorda (LNoI) artykmaçlyklary, "izolýator" gurluşy sebäpli güýçli optiki çäklendirme bilen birlikde ajaýyp χ (2) we χ (3) çyzykly däl häsiýetleri görkezýär, ultrafast üçin tolkun gorag tehnologiýasynda ep-esli ösüşlere sebäp boldy modulýatorlar we integral çyzykly fotonika [1-3]. LN-den başga-da, litiý tantalat (LT) çyzykly fotonik material hökmünde derňeldi. LN bilen deňeşdirilende, LT has ýokary optiki zeper çäkleri we has giň optiki aç-açanlyk penjiresi bar [4, 5], ýöne refraktiw görkeziji we çyzykly däl koeffisiýentler ýaly optiki parametrleri LN-iňkä meňzeýär [6, 7]. Şeýlelik bilen, LToI ýokary optiki kuwwatly çyzykly fotonik programmalar üçin başga bir güýçli dalaşgär materialy hökmünde tapawutlanýar. Mundan başga-da, LToI ýokary tizlikli ykjam we simsiz tehnologiýalarda ulanylýan ýerüsti akustiki tolkun (SAW) süzgüç enjamlary üçin esasy material bolýar. Bu kontekstde LToI wafli fotonik programmalar üçin has köp ýaýran material bolup biler. Şeýle-de bolsa, şu güne çenli diňe LToI esasly mikrodisk rezonatorlary [8] we elektro-optiki faza çalşyjylary [9] ýaly birnäçe fotonik enjamyň bardygy habar berildi. Bu kagyzda pes ýitgili LToI tolkun goragçysyny we halka rezonatorynda ulanylyşyny hödürleýäris. Mundan başga-da, LToI tolkun goragçysynyň χ (3) çyzykly däl aýratynlyklaryny üpjün edýäris.
Esasy nokatlar:
• Içerki tehnologiýalary we kämillik proseslerini ulanyp, 4 dýuýmdan 6 dýuým LToI wafli, inçe filmli litiý tantalat wafli, ýokarky gatlak galyňlygy 100 nm-den 1500 nm aralygynda hödürlemek.
• SINOI: Ultra pes ýitgi kremniý nitrid inçe filmli wafli.
• SIKOI: Silikon karbid fotoniki integral zynjyrlar üçin ýokary arassa ýarym izolýasiýa kremniy karbid inçe filmli substratlar.
• LTOI: Lityum niobat, inçe filmli litiý tantalat wafli üçin güýçli bäsdeş.
• LNOI: Uly göwrümli inçe filmli litiý niobat önümleriniň köpçülikleýin önümçiligini goldaýan 8 dýuým LNOI.
Izolýator tolkun gollanmalarynda önümçilik:Bu gözlegde 4 dýuým LToI wafli ulandyk. Iň ýokarky LT gatlagy, SAW enjamlary üçin täjirçilik 42 ° aýlanan Y-kesilen LT substraty bolup, akylly kesiş amalyny ulanyp, 3 µm galyňlykdaky termiki oksid gatlagy bilen Si substratyna gönüden-göni baglanýar. 1-nji suratda LToI wafliniň ýokarky görnüşi, ýokarky LT gatlagynyň galyňlygy 200 nm. Atom güýji mikroskopiýasyny (AFM) ulanyp, ýokarky LT gatlagynyň üstki çişligine baha berdik.
1-nji surat.(a) LToI wafliniň ýokarky görnüşi, (b) ýokarky LT gatlagynyň üstündäki AFM şekili, (c) ýokarky LT gatlagynyň üstündäki PFM şekili, (d) LToI tolkun goragçysynyň shematiki kesiş, (e) Hasaplanan esasy TE re profileimi we (f) SiO2 örtügi goýulmazdan ozal LToI tolkun gorag ýadrosynyň SEM şekili. 1-nji (b) suratda görkezilişi ýaly, ýerüsti çişlik 1 nm-den pes we çyzyk çyzyklary görülmedi. Mundan başga-da, 1-nji (c) suratda görkezilişi ýaly piezoelektrik jogap güýji mikroskopiýasy (PFM) ulanyp, ýokarky LT gatlagynyň polýarizasiýa ýagdaýyny gözden geçirdik. Baglanyşykdan soň hem birmeňzeş polýarizasiýanyň saklanandygyny tassykladyk.
Bu LToI substratyny ulanyp, tolkun goragçysyny aşakdaky ýaly ýasadyk. Ilki bilen LT-iň soňraky gury görnüşi üçin demir maska gatlagy goýuldy. Soňra, metal maska gatlagynyň üstündäki tolkun gorag ýadrosyny kesgitlemek üçin elektron şöhlesi (EB) daşbasma geçirildi. Ondan soň, EB garşylyk nusgasyny gury eriş arkaly metal maska gatlagyna geçirdik. Ondan soň LToI tolkun gorag ýadrosy elektron siklotron rezonansy (ECR) plazma çişmegi arkaly emele geldi. Ahyrynda, metal maska gatlagy çygly proses arkaly aýryldy we plazma bilen güýçlendirilen himiki bug çökdürilmegi arkaly SiO2 örtügi goýuldy. 1-nji suratda LToI tolkun goragçysynyň shematiki kesişleri görkezilýär. Coreadro beýikligi, plastinka beýikligi we ýadro giňligi degişlilikde 200 nm, 100 nm we 1000 nm. Optiki süýümi birikdirmek üçin tolkun gorag gyrasynda ýadro giňliginiň 3 µm çenli giňelýändigini ýadyňyzdan çykarmaň.
1-nji suratda (15) nm-de esasy transvers elektrik (TE) re modeiminiň hasaplanan optiki intensiwligi paýlanyşy görkezilýär. 1-nji (f) suratda, SiO2 örtügi goýulmazdan ozal LToI tolkun gorag ýadrosynyň skanerleýän elektron mikroskopy (SEM) şekili görkezilýär.
Tolkun gorag aýratynlyklary:Ilki bilen 1550 nm tolkun uzynlygy güýçlendirilen öz-özünden emissiýa çeşmesinden dürli uzynlykdaky LToI tolkun goragçylaryna TE polýarlaşdyrylan ýagtylygy girizip, çyzykly ýitgi aýratynlyklaryna baha berdik. Aýramagy ýitgisi, tolkun gorunyň uzynlygy bilen her tolkun uzynlygyndaky geçişiň arasyndaky baglanyşykdan alyndy. Ölçenen köpeliş ýitgileri, 2-nji (a) suratda görkezilişi ýaly degişlilikde 1530, 1550 we 1570 nm aralygynda 0,32, 0,28 we 0,26 dB / sm boldy. .Asalan LToI tolkun goragçylary, häzirki zaman LNoI tolkun goragçylary bilen deňeşdirip boljak pes ýitgi görkezijisini görkezdi [10].
Ondan soň, dört tolkunly garyşyk prosesi netijesinde döredilen tolkun uzynlygynyň öwrülişigi arkaly χ (3) çyzyksyzlyga baha berdik. 1550.0 nm-de üznüksiz tolkun nasos çyrasyny we 1550,6 nm signal çyrasyny 12 mm uzynlykdaky tolkun goragçysyna girizýäris. 2-nji (b) suratda görkezilişi ýaly, giriş güýjüniň ýokarlanmagy bilen faza-konýugat (işsiz) ýagty tolkun signalynyň intensiwligi ýokarlandy. 2-nji (b) suratda goýlan dört tolkunly garyşyň adaty çykyş spektrini görkezýär. Giriş güýji bilen öwrülişiň netijeliliginiň arasyndaky baglanyşykdan çyzykly däl parametr (γ) takmynan 11 W ^ -1m diýip çakladyk.
3-nji surat.(a) ringasalan halka rezonatorynyň mikroskop şekili. (b) Dürli boşluk parametrleri bolan halka rezonatorynyň geçiriş spektri. (c) 1000 nm boşluk bilen halka rezonatorynyň ölçenen we Lorentzian bilen enjamlaşdyrylan spektri.
Soň bolsa, LToI halka rezonatoryny ýasadyk we onuň aýratynlyklaryna baha berdik. 3-nji (a) suratda ýasalan halka rezonatorynyň optiki mikroskop şekili görkezilýär. Üzük rezonatorynda radiusy 100 µm we uzynlygy 100 µm bolan egrem-bugram sebitden ybarat “ýaryş ýoly” konfigurasiýasy bar. Halkanyň we awtobus tolkun gorag ýadrosynyň arasyndaky boşluk giňligi 200 nm, esasanam 800, 1000 we 1200 nm aralygynda üýtgeýär. 3-nji surat (b) her boşluk üçin geçiriş spektrini görkezýär, ýok bolmak derejesiniň boşlugyň ululygy bilen üýtgeýändigini görkezýär. Bu spektrlerden, 1000 nm boşlugyň -26 dB ýok bolmak derejesini görkezýänligi sebäpli, möhüm birikdiriş şertlerini üpjün edýändigini kesgitledik.
Kritiki birleşdirilen rezonatory ulanyp, çyzykly geçiriş spektrini Lorentzian egrisi bilen sazlap, 3-nji (c) suratda görkezilişi ýaly 1,1 million içerki Q faktoryny alyp, hil faktoryna (Q faktor) baha berdik. Biziň bilşimize görä, bu tolkun goragly LToI halka rezonatorynyň ilkinji görkezişi. Ablyeri gelende aýtsak, gazanylan Q faktoryň bahasy süýümli LToI mikrodisk rezonatorlaryndan ep-esli ýokarydyr [9].
Netije:1550 nm-de 0,28 dB / sm ýitgi bilen LToI tolkun goragçysyny we 1,1 million halka rezonator Q faktoryny taýýarladyk. Alnan öndürijilik häzirki zaman LNoI tolkun goragçylary bilen deňeşdirilýär. Mundan başga-da, çipli çyzykly däl programmalar üçin öndürilen LToI tolkun goragçysynyň χ (3) çyzykly däldigini derňedik.
Iş wagty: Noýabr-20-2024