Annotatsiya:Biz 1550 nm izolyatorga asoslangan lityum tantalat to'lqin qo'llanmasini 0,28 dB / sm yo'qotish va 1,1 million ring rezonator sifat omili bilan ishlab chiqdik. ch(3) nochiziqlilikning nochiziqli fotonikada qoʻllanilishi oʻrganildi. Litiy niobatning izolyatorda (LNoI) afzalliklari ch(2) va ch(3) zo‘r nochiziqli xususiyatlarni hamda o‘zining "izolyatorga o‘rnatilgan" strukturasi tufayli kuchli optik chegaralanishni namoyish etadi, ultratezkorlik uchun to‘lqin uzatuvchi texnologiyada sezilarli yutuqlarga olib keldi. modulyatorlar va integral nochiziqli fotoniklar [1-3]. LN dan tashqari, lityum tantalat (LT) ham chiziqli bo'lmagan fotonik material sifatida tekshirilgan. LN bilan solishtirganda, LT yuqori optik shikastlanish chegarasiga va kengroq optik shaffoflik oynasiga ega [4, 5], lekin uning optik parametrlari, masalan, sinishi indeksi va chiziqli bo'lmagan koeffitsientlar LN [6, 7]nikiga o'xshashdir. Shunday qilib, LToI yuqori optik quvvatli chiziqli bo'lmagan fotonik ilovalar uchun yana bir kuchli nomzod material sifatida ajralib turadi. Bundan tashqari, LToI yuqori tezlikdagi mobil va simsiz texnologiyalarda qo'llaniladigan sirt akustik to'lqin (SAW) filtri qurilmalari uchun asosiy materialga aylanmoqda. Shu nuqtai nazardan, LToI gofretlari fotonik ilovalar uchun keng tarqalgan materiallarga aylanishi mumkin. Biroq, hozirgi kunga qadar, mikrodisk rezonatorlari [8] va elektro-optik faza o'tkazgichlari [9] kabi LToI asosidagi bir nechta fotonik qurilmalar haqida xabar berilgan. Ushbu maqolada biz past yo'qotishli LToI to'lqin qo'llanmasini va uning halqa rezonatorida qo'llanilishini taqdim etamiz. Bundan tashqari, biz LToI to'lqin qo'llanmasining ch(3) chiziqli bo'lmagan xususiyatlarini taqdim etamiz.
Asosiy fikrlar:
• Mahalliy texnologiya va etuk jarayonlardan foydalangan holda 4 dyuymdan 6 dyuymgacha bo'lgan LToI gofretlarini, yupqa plyonkali lityum tantalat gofretlarini, yuqori qatlam qalinligi 100 nm dan 1500 nm gacha o'zgarib turadigan gofretlarni taklif qiladi.
• SINOI: Ultra past yo'qotishli kremniy nitridi yupqa plyonkali gofretlar.
• SICOI: kremniy karbidli fotonik integral mikrosxemalar uchun yuqori toza yarim izolyatsiyalovchi kremniy karbid yupqa plyonkali substratlar.
• LTOI: Lityum niobat, yupqa plyonkali lityum tantalat gofretlari uchun kuchli raqobatchi.
• LNOI: 8 dyuymli LNOI yirikroq yupqa plyonkali lityum niobat mahsulotlarini ommaviy ishlab chiqarishni qo'llab-quvvatlaydi.
To'lqin izolyatorlarida ishlab chiqarish:Ushbu tadqiqotda biz 4 dyuymli LToI gofretlaridan foydalandik. Yuqori LT qatlami SAW qurilmalari uchun tijoriy 42 ° aylantirilgan Y-kesilgan LT substrat bo'lib, u to'g'ridan-to'g'ri Si substratiga 3 mkm qalinlikdagi termal oksidli qatlam bilan bog'langan bo'lib, aqlli kesish jarayonini qo'llaydi. Shakl 1(a) 200 nm yuqori LT qatlami qalinligi bilan LToI gofretining yuqori ko'rinishini ko'rsatadi. Biz atom kuch mikroskopi (AFM) yordamida yuqori LT qatlamining sirt pürüzlülüğünü baholadik.
1-rasm.(a) LToI gofretining yuqoridan ko'rinishi, (b) yuqori LT qatlami yuzasining AFM tasviri, (c) yuqori LT qatlami yuzasining PFM tasviri, (d) LToI to'lqin qo'llanmasining sxematik kesimi, (e) Hisoblangan asosiy TE rejimi profili va (f) SiO2 qatlam qatlamini joylashtirishdan oldin LToI to'lqin o'tkazgich yadrosining SEM tasviri. Shakl 1 (b) da ko'rsatilganidek, sirt pürüzlülüğü 1 nm dan kam va tirnalgan chiziqlar kuzatilmadi. Bundan tashqari, biz 1-rasm (c) da tasvirlanganidek, piezoelektrik javob kuchi mikroskopi (PFM) yordamida yuqori LT qatlamining polarizatsiya holatini tekshirdik. Bog'lanish jarayonidan keyin ham bir xil polarizatsiya saqlanib qolganligini tasdiqladik.
Ushbu LToI substratidan foydalanib, biz to'lqin qo'llanmasini quyidagicha ishlab chiqdik. Birinchidan, LT ning keyingi quruq qirqishi uchun metall niqob qatlami yotqizilgan. Keyinchalik, metall niqob qatlamining tepasida to'lqin o'tkazgich yadro naqshini aniqlash uchun elektron nur (EB) litografiyasi amalga oshirildi. Keyinchalik, biz EB rezistentlik namunasini quruq qirqish orqali metall niqob qatlamiga o'tkazdik. Keyinchalik, elektron siklotron rezonansi (ECR) plazma qirqish yordamida LToI to'lqin o'tkazgich yadrosi hosil bo'ldi. Nihoyat, metall niqob qatlami nam jarayon orqali olib tashlandi va plazma bilan mustahkamlangan kimyoviy bug 'cho'kmasi yordamida SiO2 qoplamasi yotqizildi. Shakl 1 (d) LToI to'lqin qo'llanmasining sxematik kesimini ko'rsatadi. Yadroning umumiy balandligi, plastinka balandligi va yadro kengligi mos ravishda 200 nm, 100 nm va 1000 nm. E'tibor bering, yadro kengligi optik tolali ulanish uchun to'lqin o'tkazgichning chetida 3 mkm gacha kengayadi.
Shakl 1 (e) 1550 nm da asosiy transvers elektr (TE) rejimining hisoblangan optik zichlik taqsimotini ko'rsatadi. Shakl 1 (f) SiO2 qatlam qatlamini yotqizishdan oldin LToI to'lqin o'tkazgich yadrosining skanerlash elektron mikroskopi (SEM) tasvirini ko'rsatadi.
To'lqin yo'riqnomasining xususiyatlari:Biz birinchi navbatda chiziqli yo'qotish xususiyatlarini turli uzunlikdagi LToI to'lqin qo'llanmalariga 1550 nm to'lqin uzunligi kuchaytirilgan spontan emissiya manbasidan TE-polarizatsiyalangan nurni kiritish orqali baholadik. Tarqalishning yo'qolishi to'lqin o'tkazgich uzunligi va har bir to'lqin uzunligidagi uzatish o'rtasidagi bog'liqlikdan olingan. O'lchangan tarqalish yo'qotishlari 2 (a)-rasmda ko'rsatilganidek, mos ravishda 1530, 1550 va 1570 nm da 0,32, 0,28 va 0,26 dB / sm ni tashkil etdi. Ishlab chiqarilgan LToI to'lqin o'tkazgichlari eng so'nggi LNoI to'lqin o'tkazgichlari bilan taqqoslanadigan past yo'qotish ko'rsatkichlarini namoyish etdi [10].
Keyinchalik, to'rt to'lqinli aralashtirish jarayoni natijasida hosil bo'lgan to'lqin uzunligini konvertatsiya qilish orqali ch (3) nochiziqliligini baholadik. Biz 12 mm uzunlikdagi to'lqin uzatgichga 1550,0 nm chastotada uzluksiz to'lqinli nasos nurini va 1550,6 nm signal nurini kiritamiz. Shakl 2 (b) da ko'rsatilganidek, faza-konjugat (bo'sh) yorug'lik to'lqini signalining intensivligi kirish quvvati oshishi bilan ortdi. Shakl 2 (b)dagi qo'shimcha to'rt to'lqinli aralashtirishning odatiy chiqish spektrini ko'rsatadi. Kirish quvvati va konversiya samaradorligi o'rtasidagi munosabatdan biz chiziqli bo'lmagan parametrni (g) taxminan 11 Vt ^ -1m deb baholadik.
3-rasm.(a) ishlab chiqarilgan halqali rezonatorning mikroskopdagi tasviri. (b) turli bo'shliq parametrlari bilan halqali rezonatorning uzatish spektrlari. (c) 1000 nm bo'shliqqa ega bo'lgan halqa rezonatorining o'lchangan va Lorents o'rnatilgan uzatish spektri.
Keyinchalik, biz LToI halqali rezonatorini ishlab chiqdik va uning xususiyatlarini baholadik. 3-rasmda (a) ishlab chiqarilgan halqali rezonatorning optik mikroskop tasviri ko'rsatilgan. Halqa rezonatori radiusi 100 mkm bo‘lgan egri chiziqdan va uzunligi 100 mkm bo‘lgan to‘g‘ri hududdan iborat “poyga yo‘li” konfiguratsiyasiga ega. Ring va avtobus to'lqin o'tkazgich yadrosi orasidagi bo'shliq kengligi 200 nm, xususan 800, 1000 va 1200 nm oralig'ida o'zgaradi. Shakl 3 (b) har bir bo'shliq uchun uzatish spektrlarini ko'rsatadi, bu bo'shliq o'lchamiga qarab so'nish nisbati o'zgarishini ko'rsatadi. Ushbu spektrlardan biz 1000 nm bo'shliq deyarli muhim ulanish sharoitlarini ta'minlashini aniqladik, chunki u -26 dB eng yuqori so'nish koeffitsientini namoyish etadi.
Tanqidiy bog'langan rezonatordan foydalanib, biz chiziqli uzatish spektrini Lorents egri chizig'i bilan moslashtirib, sifat omilini (Q omil) baholadik, 3-rasmda ko'rsatilganidek, 1,1 million ichki Q faktorini oldik. Bizning ma'lumotimizga ko'ra, bu to'lqin uzatgich bilan bog'langan LToI halqa rezonatorining birinchi namoyishi. Shunisi e'tiborga loyiqki, biz erishgan Q omil qiymati tolaga ulangan LToI mikrodisk rezonatorlariga qaraganda ancha yuqori [9].
Xulosa:Biz 1550 nm da 0,28 dB/sm yo‘qotish va 1,1 million halqali rezonator Q faktori bilan LToI to‘lqin qo‘llanmasini ishlab chiqdik. Olingan samaradorlikni eng zamonaviy past yo'qotishli LNoI to'lqin uzatgichlari bilan solishtirish mumkin. Bundan tashqari, biz chipdagi chiziqli bo'lmagan ilovalar uchun ishlab chiqarilgan LToI to'lqin qo'llanmasining ch (3) chiziqli bo'lmaganligini tekshirdik.
Yuborilgan vaqt: 20-noyabr-2024