Soo koobid:Waxaan samaynay 1550 nm insulator ku salaysan lithium tantalate waveguide oo leh lumin 0.28 dB/cm iyo dhibic tayada resonator giraanta ah 1.1 milyan. Codsiga χ(3) khadka tooska ah ee sawir-qaadista aan tooska ahayn ayaa la darsay. Faa'iidooyinka lithium niobate ee insulator (LNoI), kaas oo soo bandhigaya χ(2) iyo χ(3) siyaalo aan toos ahayn oo ay weheliyaan indho-indheyn xooggan oo ay ugu wacan tahay qaab-dhismeedkeeda "insulator-on", waxay horseedday horumar la taaban karo oo tignoolajiyada waveguide ee ultrafast. modulators iyo sawirqaadayaal aan toos ahayn oo isku dhafan [1-3]. Marka lagu daro LN, lithium tantalate (LT) ayaa sidoo kale loo baadhay inay tahay walxo sawir qaade ah oo aan toos ahayn. Marka la barbar dhigo LN, LT waxay leedahay meel sare oo waxyeello indhaha ah iyo daaqad daah furnaan oo ballaadhan [4, 5], in kasta oo cabbirkeeda indhaha, sida index refractive iyo coefficients aan toos ahayn, ay la mid yihiin kuwa LN [6, 7]. Markaa, LToI waxay u taagan tahay agab kale oo musharraxeed oo xooggan oo loogu talagalay codsiyada sawir-qaadista ee aan tooska ahayn ee awoodda indhaha. Intaa waxaa dheer, LToI waxay noqonaysaa agabka aasaasiga ah ee aaladaha shaandhaynta hirarka dhawaaqa sare (SAW), ee lagu dabaqi karo teknoolojiyadda mobilada ee xawaaraha sare leh. Xaaladdan oo kale, waferrada LToI ayaa laga yaabaa inay noqdaan walxo caan ah oo loogu talagalay codsiyada sawir-qaadista. Si kastaba ha noqotee, ilaa maanta, kaliya dhowr qalab oo sawir qaade ah oo ku saleysan LToI ayaa la soo sheegay, sida resonators microdisk [8] iyo wareejinta wejiga elektro-optic [9]. Warqadan, waxaanu ku soo bandhigaynaa hagaha mawjadaha LToI ee khasaaraha hooseeya iyo codsigeeda ku jira resonator-ka giraanta. Intaa waxaa dheer, waxaan bixinaa χ(3) sifooyin aan toos ahayn ee hagaha mawjadaha LToI.
Qodobbada Muhiimka ah:
Bixinta 4-inj ilaa 6-inch wafers LToI, wafer-filim khafiif ah lithium tantalate wafers, oo leh dhumucyada lakabka sare oo u dhexeeya 100 nm ilaa 1500 nm, iyada oo la adeegsanayo tignoolajiyada gudaha iyo hababka qaangaarka ah.
• SINOI: Silikoon nitride-filim khafiif ah oo khasaaro aad u hooseeya.
• SICOI: Nadiifinta sare ee semi-insulating silicon carbide substrates khafiif-filim ah oo loogu talagalay wareegyada isku dhafan ee silikoon carbide photonic.
• LTOI: Tartan adag u ah lithium niobate, filim khafiif ah lithium tantalate wafers.
• LNOI: 8-inch LNOI oo taageeraya soo saarista baaxadda leh ee filimada khafiifka ah ee lithium niobate.
Ku-soo-saarka Insulator Waveguides:Daraasaddan, waxaan ku isticmaalnay 4-inji maraqa LToI. Lakabka sare ee LT waa ganacsi 42° wareeg ah oo Y-cut LT substrate ah oo loogu talagalay aaladaha SAW, kaas oo si toos ah ugu xidhan substrate Si leh lakabka kulaylka 3 µm qaro weyn, adoo isticmaalaya habka goynta smart. Jaantuska 1(a) waxa uu muujinayaa muuqaalka sare ee waferka LToI, oo leh lakabka sare ee LT dhumucdiisuna tahay 200 nm. Waxaan qiimeynay qallafsanaanta dusha sare ee lakabka sare ee LT anagoo adeegsanayna mikroskoobyada xoogga atomiga (AFM).
Jaantuska 1.(a) Aragtida sare ee waferka LToI, (b) Sawirka AFM ee dusha sare ee lakabka sare ee LT, (c) sawirka PFM ee dusha sare ee lakabka sare ee LT, (d) Qaybta iskutallaabta ee LToI waveguide, (e) Aasaaska qaabka TE la xisaabiyay, iyo (f) Sawirka SEM ee xudunta waveguide LToI ka hor inta aan la dhigin dusha sare ee SiO2. Sida ku cad Jaantuska 1 (b), qallafsanaanta dusha sare waa wax ka yar 1 nm, lamana arag xariiqyo xoqan. Intaa waxaa dheer, waxaan baarnay xaaladda polarization ee lakabka sare ee LT anagoo adeegsanayna microscopy-ga jawaabta piezoelectric (PFM), sida lagu muujiyey Jaantuska 1 (c). Waxaan xaqiijinay in polarization lebbiska la joogteeyay xitaa ka dib habka isku xidhka.
Isticmaalka substrate-kan LToI, waxaanu u samaysanay hagaha mawjada sida soo socota. Marka hore, lakabka maaskarada birta ah ayaa la dhigay si loo xoqdo engegan xiga ee LT. Dabadeed, lithography-ga elektarooniga ah (EB) ayaa la sameeyay si loo qeexo hannaanka udub-dhexaadka ah ee waveguide ee dusha sare ee lakabka maaskarada birta. Marka xigta, waxaan u wareejinay qaabka iska caabinta EB ee lakabka maaskarada birta iyada oo loo marayo etching qalalan. Intaa ka dib, xudunta waveguide LToI ayaa la sameeyay iyadoo la adeegsanayo resonance electron cyclotron (ECR) balaasmaha etching. Ugu dambeyntii, lakabka maaskarada birta ayaa laga saaray hab qoyan, iyo daboolka SiO2 ayaa la dhigay iyadoo la isticmaalayo uumiga kiimikaad ee balaasmaha-xoojiyey. Jaantuska 1 (d) waxa uu tusinayaa jaantuska iskutallaabta ee qaybta mawjadaha LToI. Wadarta dhererka xudunta ah, dhererka saxanka, iyo ballaca xudunta waa 200 nm, 100nm, iyo 1000 nm, siday u kala horreeyaan. Ogsoonow in ballaca ubucda ahi uu ku fido 3 µm cidhifka mawjadaha ee isku xirka fiber indhaha.
Jaantuska 1 (e) waxa uu muujinayaa qaybinta xoogga indhaha ee la xisaabiyay ee habka aasaasiga ah ee korantada transverse (TE) ee 1550 nm. Jaantuska 1 (f) waxa uu muujinayaa sawirka mikroskoob ee elektarooniga ah (SEM) ee xudunta waveguide LToI ka hor inta aan la dhigin dusha sare ee SiO2.
Tilmaamaha Waveguide:Waxaan marka hore qiimeynay sifooyinka lumitaanka tooska ah annagoo gelinayna iftiinka TE-polarized oo ka yimid 1550nm dhererka mawjadaha la kordhiyey isha qiiqa kediska ah ee mawjadaha LToI ee dhererkoodu kala duwan yahay. Luminta faafinta waxaa laga helay jiirada xiriirka ka dhexeeya dhererka waveguide iyo gudbinta mawjadaha dhererka kasta. Khasaaraha faafinta la qiyaasay waxay ahaayeen 0.32, 0.28, iyo 0.26 dB/cm ee 1530, 1550, iyo 1570 nm, siday u kala horreeyaan, sida ku cad sawirka 2 (a). Hagaha mawjadaha LToI ee la sameeyay waxay soo bandhigeen waxqabadka khasaaraha hooseeya ee la midka ah ee casriga ah ee LNoI waveguides [10].
Marka xigta, waxaan ku qiimeynay χ(3) aan toos ahayn iyada oo loo marayo beddelka hirarka dhererka ee uu dhaliyay habka isku dhafka afarta-mawjadaha. Waxa aanu galinay nalka mawjada mawjada joogtada ah ee 1550.0 nm iyo nalka calaamada 1550.6 nm gal 12mm waveguide dheer. Sida ku cad Jaantuska 2 (b), xoojinta calaamada mowjadda iftiinka wajiga-conjugate (idler) ayaa kordhay iyada oo korodhay awoodda wax-gelinta. Gelitaanka Jaantuska 2 (b) wuxuu muujinayaa qaabka caadiga ah ee wax soo saarka ee isku dhafka afarta-mawjadaha. Laga soo bilaabo xidhiidhka ka dhexeeya awoodda gelinta iyo hufnaanta beddelidda, waxaan ku qiyaasnay cabbirka aan tooska ahayn (γ) inuu yahay ku dhawaad 11 W^-1m.
Jaantuska 3.(a) Sawirka mikroskoob ee resonator-ka giraanta la sameeyay. (b) Muuqaalka gudbinta ee resonator-ka giraanta oo leh xuduudo kala duwan oo farqiga u dhexeeya. (c) Cabbiraadda iyo Lorentzian-ku-habboon gudbinta spectrum ee resonator-ka giraanta oo leh farqiga 1000 nm.
Marka xigta, waxaanu samaynay resonator giraanta LToI oo aanu qiimaynay sifahiisa. Jaantuska 3 (a) waxa uu tusinayaa sawirka mikroskoob ee la sameeyay giraanta resonator-ka. Resonator-ga giraantu waxa uu leeyahay qaabayn "rastoore", oo ka kooban gobol qalloocan oo leh radius 100 µm ah iyo gobol toosan oo dhererkiisu yahay 100 µm. Ballaca faraqa u dhexeeya giraanta iyo xudunta waveguide baska way ku kala duwan tahay kor u kaca 200 nm, gaar ahaan 800, 1000, iyo 1200 nm. Jaantuska 3 (b) waxa uu muujinayaa spectra gudbinta farqi kasta, taas oo muujinaysa in saamiga dabar go'a uu isbeddelayo xajmiga farqiga. Marka laga eego muuqaaladan, waxaan go'aansanay in farqiga 1000 nm uu bixiyo xaalado isku xiran oo ku dhow, maadaama ay muujiso heerka ugu sarreeya ee baabi'inta -26 dB.
Annaga oo adeegsanayna resonator-ka muhiimka ah ee isku-xidhan, waxaanu ku qiyaasnay qodobka tayada (Q factor) annagoo ku rakibayna xariiqda gudbinta tooska ah ee leh qalooca Lorentsia, anagoo helayna Q- factor gudaha 1.1 milyan, sida ku cad sawirka 3 (c). Sida aan ognahay, tani waa muujintii ugu horeysay ee resonator-ka giraanta LToI-ku-xidhan yahay. Waxaa xusid mudan, qiimaha qodobka Q ee aanu gaadhnay aad ayuu uga sarreeyaa kuwa fibre-ku-xidhan ee LToI microdisk resonators [9].
Gabagabo:Waxaan samaynay hagaha mawjadaha LToI oo lumay 0.28 dB/cm at 1550 nm iyo resonator Q factor oo ah 1.1 milyan. Waxqabadka la helay waxa uu la mid yahay kan casriga ah ee hagayaasha mawjadaha LNoI ee khasaaraha hooseeya. Intaa waxaa dheer, waxaan baarnay χ(3) toosan la'aanta mawjadaha LToI ee la soo saaray ee codsiyada aan tooska ahayn.
Waqtiga boostada: Nov-20-2024