Kakaretso:Re ntlafalitse waveguide ea lithium tantalate e thehiloeng ho insulator ea 1550 nm ka tahlehelo ea 0.28 dB/cm le boleng ba resonator ea ring ea limilione tse 1.1. Tšebeliso ea χ(3) nonlinearity ho nonlinear photonics e ithutiloe. Melemo ea lithium niobate ho insulator (LNoI), e bonts'ang thepa e ntle ea χ(2) le χ(3) nonlinear hammoho le ho koalloa ha optical ka matla ka lebaka la sebopeho sa eona sa "insulator-on", e lebisitse tsoelo-peleng e kholo theknolojing ea waveguide bakeng sa li-modulator tse potlakileng haholo le li-photonics tse sa tsamaeang ka lebelo tse kopaneng [1-3]. Ntle le LN, lithium tantalate (LT) le eona e fuputsoe e le thepa ea photonic e sa tsamaeang ka lebelo. Ha e bapisoa le LN, LT e na le moeli o phahameng oa tšenyo ea optical le fensetere e pharaletseng ea ponaletso ea optical [4, 5], leha liparamente tsa eona tsa optical, tse kang refractive index le nonlinear coefficients, li tšoana le tsa LN [6, 7]. Kahoo, LToI e hlahella e le thepa e 'ngoe e matla ea ho khetha bakeng sa lits'ebetso tse nang le matla a holimo a optical photonic tse seng linear. Ho feta moo, LToI e fetoha thepa ea mantlha bakeng sa lisebelisoa tsa sefe tsa maqhubu a holimo a acoustic wave (SAW), tse sebetsang mahlaleng a lebelo le phahameng a mohala le a waelese. Moelelong ona, li-wafer tsa LToI li ka fetoha thepa e tloaelehileng haholo bakeng sa lits'ebetso tsa photonic. Leha ho le joalo, ho fihlela joale, ho tlalehiloe lisebelisoa tse 'maloa feela tsa photonic tse thehiloeng ho LToI, tse kang li-resonator tsa microdisk [8] le li-shifter tsa electro-optic phase [9]. Pampiring ena, re hlahisa waveguide ea LToI e lahleheloang ke boleng bo tlase le ts'ebeliso ea eona ho resonator ea lesale. Ho feta moo, re fana ka litšobotsi tse sa laoleheng tsa χ(3) tsa waveguide ea LToI.
Lintlha tsa Bohlokoa:
• E fana ka di-wafer tsa LToI tsa lisenthimithara tse 4 ho isa ho tse 6, di-wafer tsa lithium tantalate tse nang le filimi e tshesane, tse nang le botenya ba lera le ka hodimo ho tloha ho 100 nm ho isa ho 1500 nm, tse sebedisang theknoloji ya lapeng le ditshebetso tse hodileng.
• SINOI: Li-wafer tse tšesaane tsa silicon nitride tse lahleheloang haholo.
• SICOI: Lisebelisoa tse tšesaane tsa silicon carbide tse se nang sekoli se phahameng bakeng sa lipotoloho tse kopantsoeng tsa photonic tsa silicon carbide.
• LTOI: Mohlodisani ya matla le di-wafer tsa lithium niobate, tse nang le filimi e tshesane ya lithium tantalate.
• LNOI: LNOI ea lisenthimithara tse 8 e tšehetsang tlhahiso e kholo ea lihlahisoa tsa lithium niobate tse nang le filimi e tšesaane.
Tlhahiso ho Li-waveguides tsa Insulator:Thutong ena, re sebelisitse li-wafer tsa LToI tsa lisenthimithara tse 4. Lera le kaholimo la LT ke substrate ea khoebo ea 42° e potileng Y-cut bakeng sa lisebelisoa tsa SAW, e hokahaneng ka ho toba le substrate ea Si e nang le lera la thermal oxide le teteaneng la 3 µm, e sebelisang mokhoa o bohlale oa ho seha. Setšoantšo sa 1(a) se bontša pono e kaholimo ea wafer ea LToI, e nang le botenya ba lera le kaholimo la LT la 200 nm. Re hlahlobile ho se tsitse ha bokaholimo ba lera le kaholimo la LT re sebelisa microscopy ea matla a athomo (AFM).
Setšoantšo sa 1.(a) Pono e ka hodimo ya wafer ya LToI, (b) Setshwantsho sa AFM sa bokahodimo ba lera le ka hodimo la LT, (c) Setshwantsho sa PFM sa bokahodimo ba lera le ka hodimo la LT, (d) Karolo e tshekaletseng ya sebopeho sa leqhubu la LToI, (e) Profaele ya motheo ya TE e badilweng, le (f) Setshwantsho sa SEM sa motheo wa leqhubu la LToI pele ho ho bewa ha lera la SiO2. Jwalo ka ha ho bontshitswe Setshwantshong sa 1 (b), ho batalatsa ha bokahodimo ho ka tlase ho 1 nm, mme ha ho mela e bonweng. Ho feta moo, re hlahlobile boemo ba polarization ba lera le ka hodimo la LT re sebedisa microscopy ya matla a karabelo ya piezoelectric (PFM), jwalo ka ha ho bontshitswe Setshwantshong sa 1 (c). Re tiisitse hore polarization e tshwanang e ile ya bolokwa esita le ka mora tshebetso ya ho kopanya.
Re sebelisa substrate ena ea LToI, re ile ra etsa waveguide ka tsela e latelang. Taba ea pele, lera la maske ea tšepe le ile la beoa bakeng sa ho betla ka mokhoa o omileng ho LT. Eaba, lithography ea electron beam (EB) e etsoa ho hlalosa paterone ea mantlha ea waveguide holim'a lera la maske ea tšepe. Ka mor'a moo, re ile ra fetisetsa paterone ea EB resist ho lera la maske ea tšepe ka ho betla ka mokhoa o omileng. Kamora moo, lera la waveguide ea LToI le ile la thehoa ho sebelisoa ho betla ka plasma ea electron cyclotron resonance (ECR). Qetellong, lera la maske ea tšepe le ile la tlosoa ka mokhoa o metsi, 'me lera la SiO2 le ile la beoa ho sebelisoa plasma-enhanced chemical vapor deposition. Setšoantšo sa 1 (d) se bontša karolo e tšekaletseng ea schematic ea lera la waveguide ea LToI. Bolelele bohle ba mantlha, bophahamo ba poleiti, le bophara ba mantlha ke 200 nm, 100 nm, le 1000 nm, ka ho latellana. Hlokomela hore bophara ba mantlha bo atoloha ho fihlela ho 3 µm moeling oa lera la waveguide bakeng sa ho kopanya fiber ea optical.
Setšoantšo sa 1 (e) se bonts'a kabo e baliloeng ea matla a optical ea mokhoa oa motheo oa motlakase o fetelang (TE) ho 1550 nm. Setšoantšo sa 1 (f) se bonts'a setšoantšo sa microscope ea electron ea scanning (SEM) sa mantlha oa leqhubu la LToI pele ho beoa ha karolo e kaholimo ea SiO2.
Litšobotsi tsa tataiso ea maqhubu:Re ile ra qala ka ho hlahloba litšobotsi tsa tahlehelo e otlolohileng ka ho kenya leseli le nang le polarized la TE ho tsoa mohloling oa phallo ea maqhubu a 1550 nm o amplified infusion in the LToI waveguides of long width. Tahlehelo ea phatlalatso e fumanoe ho tsoa leralla la kamano pakeng tsa bolelele ba leqhubu la maqhubu le phetiso ho bolelele bo bong le bo bong ba maqhubu. Tahlehelo ea phatlalatso e lekantsoeng e ne e le 0.32, 0.28, le 0.26 dB/cm ho 1530, 1550, le 1570 nm, ka ho latellana, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 2 (a). Li-waveguide tsa LToI tse entsoeng li bontšitse ts'ebetso e tlase ea tahlehelo e tšoanang le li-waveguide tsa LNoI tsa sejoale-joale [10].
Ka mor'a moo, re ile ra hlahloba ho se lekane ha χ(3) ka phetoho ea bolelele ba leqhubu e hlahisoang ke ts'ebetso ea ho kopanya maqhubu a mane. Re kenya leseli la pompo ea maqhubu a tsoelang pele ho 1550.0 nm le leseli la lets'oao ho 1550.6 nm ka har'a leqhubu la bolelele ba 12 mm. Joalokaha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 2 (b), matla a lets'oao la leqhubu la leseli la phase-conjugate (idler) a eketsehile ka matla a ho kenya a ntseng a eketseha. Karolo e ka hare ho Setšoantšo sa 2 (b) e bontša sekala se tloaelehileng sa tlhahiso ea ho kopanya maqhubu a mane. Ho tsoa kamanong pakeng tsa matla a ho kenya le katleho ea phetoho, re hakantse hore paramethara e seng ea mola (γ) e ka ba 11 W^-1m.
Setšoantšo sa 3.(a) Setšoantšo sa microscope sa resonator ea lesale e entsoeng. (b) Li-spectra tsa phetisetso tsa resonator ea lesale tse nang le liparamente tse fapaneng tsa lekhalo. (c) Sekhahla sa phetisetso se lekantsoeng le se kentsoeng ke Lorentzian sa resonator ea lesale se nang le lekhalo la 1000 nm.
Ka mor'a moo, re ile ra etsa resonator ea lesale la LToI 'me ra hlahloba litšobotsi tsa eona. Setšoantšo sa 3 (a) se bontša setšoantšo sa microscope ea optical sa resonator ea lesale e entsoeng. Resonator ea lesale e na le sebopeho sa "racetrack", se nang le sebaka se kobehileng se nang le radius ea 100 µm le sebaka se otlolohileng sa bolelele ba 100 µm. Bophara ba lekhalo pakeng tsa lesale le setsi sa waveguide ea bese bo fapana ka keketseho ea 200 nm, haholo-holo ho 800, 1000, le 1200 nm. Setšoantšo sa 3 (b) se bontša li-spectra tsa phetisetso bakeng sa lekhalo ka leng, se bontšang hore karolelano ea ho fela e fetoha ka boholo ba lekhalo. Ho tsoa ho li-spectra tsena, re fumane hore lekhalo la 1000 nm le fana ka maemo a bohlokoa a ho kopanya, kaha le bontša karolelano e phahameng ka ho fetisisa ea ho fela ea -26 dB.
Re sebelisa resonator e kopantsoeng ka botebo, re hakantse ntlha ea boleng (Q factor) ka ho kenya spectrum ea phetiso e otlolohileng ka kotopo ea Lorentzian, ra fumana Q factor ea ka hare ea limilione tse 1.1, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 3 (c). Ho ea ka tsebo ea rona, ena ke pontšo ea pele ea resonator ea lesale la LToI e kopantsoeng le waveguide. Haholo-holo, boleng ba Q factor boo re bo fihletseng bo phahame haholo ho feta ba li-resonator tsa microdisk tsa LToI tse kopantsoeng le fiber [9].
Qetello:Re qapile tataiso ea maqhubu ea LToI e nang le tahlehelo ea 0.28 dB/cm ho 1550 nm le Q factor ea ring resonator ea limilione tse 1.1. Tshebetso e fumanoeng e tšoana le ea tataiso ea maqhubu a morao-rao a LNoI a tahlehelo e tlase. Ho phaella moo, re batlisisitse ho se lumellane ha χ(3) ha tataiso ea maqhubu a LToI e entsoeng bakeng sa lits'ebetso tse sa lumellaneng le li-chip.
Nako ea poso: Pulungoana-20-2024