Soo Koobid:Waxaan soo saarnay hage hirar lithium tantalate ah oo ku salaysan insulator oo 1550 nm ah oo leh lumitaan 0.28 dB/cm iyo factor tayo resonator giraan ah oo ah 1.1 milyan. Codsiga χ(3) aan toosnayn ee photonics-ka aan tooska ahayn ayaa la darsay. Faa'iidooyinka lithium niobate ee insulator-ka (LNoI), kaas oo muujiya sifooyin χ(2) iyo χ(3) oo aan toosnayn oo aad u fiican oo ay weheliso xannibaadda indhaha oo xooggan oo ay ugu wacan tahay qaab-dhismeedkiisa "insulator-ku-samee", ayaa horseeday horumar la taaban karo oo ku yimid tignoolajiyada hage-ka hirarka ee modulators-ka aadka u degdega ah iyo photonics-ka aan tooska ahayn ee isku dhafan [1-3]. Marka laga soo tago LN, lithium tantalate (LT) ayaa sidoo kale la baaray iyadoo ah walxo photonic ah oo aan toosnayn. Marka la barbardhigo LN, LT waxay leedahay heer sare oo waxyeello ah oo indhaha ah iyo daaqad daahfurnaan oo ballaaran oo indhaha ah [4, 5], inkastoo xuduudaheeda indhaha, sida tusmada refractive iyo isku-dhafka aan tooska ahayn, ay la mid yihiin kuwa LN [6, 7]. Sidaa darteed, LToI waxay u taagan tahay qalab kale oo xooggan oo loogu talagalay codsiyada photonic-ga aan tooska ahayn ee awoodda sare leh. Intaa waxaa dheer, LToI waxay noqonaysaa agab aasaasi ah oo loogu talagalay aaladaha shaandhaynta hirarka acoustic-ga dusha sare (SAW), oo lagu dabaqi karo teknoolojiyada moobaylka iyo kuwa wireless-ka ah ee xawaaraha sare leh. Xaaladdan, wafer-yada LToI waxay noqon karaan agabyo badan oo loogu talagalay codsiyada photonic-ga. Si kastaba ha ahaatee, ilaa maanta, dhowr qalab oo photonic ah oo ku salaysan LToI ayaa la soo sheegay, sida resonators-ka microdisk [8] iyo kuwa electro-optic-ga ah ee beddelaya wejiga [9]. Warqaddan, waxaan ku soo bandhigaynaa hagaha hirarka LToI ee khasaaraha yar iyo codsigiisa resonator giraan ah. Intaa waxaa dheer, waxaan bixinnaa astaamaha aan tooska ahayn ee χ(3) ee hagaha hirarka LToI.
Qodobbada Muhiimka ah:
• Waxay bixisaa wafer LToI ah oo 4-inji ah ilaa 6-inji ah, wafer lithium tantalate ah oo khafiif ah, oo leh dhumucda lakabka sare oo u dhaxaysa 100 nm ilaa 1500 nm, iyadoo la adeegsanayo tignoolajiyada gudaha iyo hababka bislaaday.
• SINOI: Wafers khafiif ah oo silicon nitride ah oo aad u lumis yar.
• SICOI: Substrate-ka khafiifka ah ee silicon carbide ee semi-insulating-ka ah ee loogu talagalay wareegyada isku dhafan ee silicon carbide photonic.
• LTOI: Tartan adag oo ka dhan ah wafers lithium niobate, oo khafiif ah oo lithium tantalate ah.
• LNOI: LNOI 8-inji ah oo taageera wax soo saarka ballaaran ee alaabada lithium niobate ee khafiifka ah ee cabbirka weyn.
Soo saarista Hagaha Insulator-ka:Daraasaddan, waxaan isticmaalnay buskud LToI ah oo 4-inji ah. Lakabka LT ee ugu sarreeya waa substrate LT ah oo ganacsi oo 42° wareeg ah oo loogu talagalay aaladaha SAW, kaas oo si toos ah ugu xidhan substrate Si ah oo leh lakab oksaydh kuleyl ah oo 3 µm qaro weyn leh, isagoo adeegsanaya hab goyn caqli badan. Jaantuska 1(a) wuxuu muujinayaa aragtida sare ee buskudka LToI, oo leh dhumucda lakabka LT ee ugu sarreeya oo ah 200 nm. Waxaan qiimeynay qallafsanaanta dusha sare ee lakabka LT ee ugu sarreeya annagoo adeegsanayna mikroskoobka xoogga atomiga (AFM).
Jaantuska 1aad.(a) Aragtida sare ee waferka LToI, (b) Sawirka AFM ee dusha sare ee lakabka LT ee sare, (c) Sawirka PFM ee dusha sare ee lakabka LT ee sare, (d) Qaybta isgoyska ee hagaha hirarka LToI, (e) Xisaabinta qaabka TE ee aasaasiga ah, iyo (f) Sawirka SEM ee xudunta hagaha hirarka LToI ka hor dhigista lakabka sare ee SiO2. Sida ku cad Jaantuska 1 (b), qallafsanaanta dusha sare waa ka yar tahay 1 nm, mana jirin xariiqyo xoqan oo la arkay. Intaa waxaa dheer, waxaan baarnay xaaladda kala-goynta ee lakabka sare ee LT annagoo adeegsanayna mikroskoobka xoogga jawaab celinta piezoelectric (PFM), sida ku cad Jaantuska 1 (c). Waxaan xaqiijinay in kala-goynta isku midka ah la ilaaliyay xitaa ka dib habka isku xidhka.
Adigoo isticmaalaya substrate-kan LToI, waxaan u samaynay hagaha hirarka sida soo socota. Marka hore, lakab maaskaro bir ah ayaa la dhigay si loogu sameeyo qallayl dambe oo LT ah. Kadib, lithography-ga elektarooniga ah (EB) ayaa la sameeyay si loo qeexo qaabka asaasiga ah ee hagaha hirarka ee dusha sare ee lakabka maaskarada birta. Marka xigta, waxaan u wareejinay qaabka iska caabbinta EB lakabka maaskarada birta iyada oo loo marayo qallayl. Ka dib, xudunta hagaha hirarka LToI waxaa la sameeyay iyadoo la isticmaalayo qallayl-ka elektarooniga ah ee cyclotron resonance (ECR). Ugu dambeyntii, lakabka maaskarada birta ah ayaa laga saaray iyada oo loo marayo hab qoyan, lakabka sare ee SiO2 ayaa la dhigay iyadoo la isticmaalayo dhigista uumiga kiimikada ee plasma-ka la xoojiyay. Jaantuska 1 (d) wuxuu muujinayaa qaybta iskutallaabta ee hagaha hirarka LToI. Dhererka guud ee udub-dhexaadka, dhererka saxanka, iyo ballaca xudunta waa 200 nm, 100 nm, iyo 1000 nm, siday u kala horreeyaan. Ogow in ballaca xudunta uu ku fido 3 µm geeska hagaha hirarka ee isku xidhka fiber-ka indhaha.
Jaantuska 1 (e) wuxuu muujinayaa qaybinta xoogga indhaha ee la xisaabiyay ee qaabka korantada ee aasaasiga ah (TE) ee 1550 nm. Jaantuska 1 (f) wuxuu muujinayaa sawirka mikroskoobka elektarooniga ee sawir-qaadista (SEM) ee xudunta hagaha hirarka LToI ka hor inta aan la dhigin lakabka sare ee SiO2.
Astaamaha Hagaha Mowjadaha:Waxaan marka hore qiimeynay astaamaha luminta toosan annagoo gelinayna iftiin TE-polarized ah oo ka yimid isha qiiqa iskiis u dhaca ee 1550 nm ee la xoojiyay ee ku jira hagaha hirarka LToI ee dherer kala duwan. Lumitaanka faafinta waxaa laga helay jiirada xiriirka ka dhexeeya dhererka hagaha hirarka iyo gudbinta hirar kasta. Lumitaanka faafinta ee la cabbiray waxay ahaayeen 0.32, 0.28, iyo 0.26 dB/cm 1530, 1550, iyo 1570 nm, siday u kala horreeyaan, sida ku cad Jaantuska 2 (a). Hagaha hirarka LToI ee la sameeyay waxay muujiyeen waxqabad lumis hooseeya oo la mid ah hagaha hirarka LNoI ee casriga ah [10].
Marka xigta, waxaan qiimeynay χ(3) aan toosnayn iyada oo loo marayo beddelka hirarka oo ay soo saarto habka isku-darka afar-hir. Waxaan gelineynaa nalka bamka hirarka ee joogtada ah 1550.0 nm iyo nalka calaamadda ee 1550.6 nm hagaha hirarka ee 12 mm. Sida lagu muujiyey Jaantuska 2 (b), xoojinta calaamadaha hirarka iftiinka ee wejiga-isku-xidhka (idler) ayaa kordhay iyadoo la kordhinayo awoodda gelinta. Qaybta hoose ee Jaantuska 2 (b) waxay muujinaysaa nooca wax soo saarka caadiga ah ee isku-darka afar-hir. Laga soo bilaabo xiriirka ka dhexeeya awoodda gelinta iyo hufnaanta beddelka, waxaan ku qiyaasnay halbeegga aan toosanayn (γ) inuu yahay qiyaastii 11 W^-1m.
Jaantuska 3aad.(a) Sawirka mikroskoobka ee resonator-ka giraanta la sameeyay. (b) Muuqaalada gudbinta ee resonator-ka giraanta oo leh xuduudo kala duwan oo kala duwan. (c) Muuqaalada gudbinta ee la cabbiray oo Lorentzian ku rakiban ee resonator-ka giraanta oo leh farqi dhan 1000 nm.
Marka xigta, waxaan sameynay resonator giraan LToI ah waxaanan qiimeynay astaamihiisa. Jaantuska 3 (a) wuxuu muujinayaa sawirka mikroskoobka indhaha ee resonator giraan la sameeyay. Resonator giraan wuxuu leeyahay qaabeyn "racetrack", oo ka kooban gobol qaloocan oo leh gacan 100 µm ah iyo gobol toosan oo ah 100 µm dherer ahaan. Ballaca farqiga u dhexeeya giraanta iyo xudunta hagaha mowjadaha baska way kala duwan yihiin iyadoo la kordhinayo 200 nm, gaar ahaan 800, 1000, iyo 1200 nm. Jaantuska 3 (b) wuxuu muujinayaa muuqaalka gudbinta ee farqi kasta, isagoo tilmaamaya in saamiga dabar-goyntu uu isbeddelo iyadoo la eegayo cabbirka farqiga. Laga soo bilaabo muuqaalladan, waxaan go'aansanay in farqiga 1000 nm uu bixiyo xaalado isku-xidhan oo ku dhawaad muhiim ah, maadaama uu muujinayo saamiga dabar-goynta ugu sarreeya ee -26 dB.
Annagoo adeegsanayna resonator-ka aadka isugu xiran, waxaan ku qiyaasnay tayada qodobka (Q factor) annagoo ku dhejinayna spectrum-ka gudbinta toosan qalooca Lorentzian, annagoo helnay Q factor gudaha ah oo ah 1.1 milyan, sida ku cad Jaantuska 3 (c). Inta aan ognahay, kani waa bandhiggii ugu horreeyay ee resonator giraanta LToI ee ku xiran mowjadaha. Waxaa xusid mudan in qiimaha Q factor ee aan gaarnay uu aad uga sarreeyo kan resonators-ka microdisk-ka LToI ee ku xiran fiber-ka [9].
Gunaanad:Waxaan samaynay hage-hage LToI ah oo leh lumitaan 0.28 dB/cm ah 1550 nm iyo factor Q resonator ah oo ah 1.1 milyan. Waxqabadka la helay wuxuu la mid yahay hage-hage-yada LNoI ee casriga ah ee khasaaraha hooseeya. Intaa waxaa dheer, waxaan baarnay χ(3) aan toosnayn ee hage-hage-ka LToI ee la sameeyay ee loogu talagalay codsiyada aan tooska ahayn ee ku jira chip-ka.
Waqtiga boostada: Noofambar-20-2024