Kakaretso:Re thehile 1550 nm insulator-based lithium tantalate waveguide ka tahlehelo ea 0.28 dB / cm le ring resonator factor factor ea 1.1 milione. Ts'ebeliso ea χ(3) ho se ts'oanelehe ho li-photonics tse seng molaong e ithutoe. Melemo ea lithium niobate ho insulator (LNoI), e bonts'ang thepa e ntle haholo ea χ(2) le χ(3) ntle le moeli hammoho le ho koalloa ka matla ka lebaka la sebopeho sa eona sa "insulator-on", e lebisitse tsoelo-peleng e kholo ho theknoloji ea waveguide bakeng sa ultrafast. li-modulator le li-photonics tse kopantsoeng tse sa tloaelehang [1-3]. Ho phaella ho LN, lithium tantalate (LT) e boetse e batlisisitsoe e le thepa ea photonic e sa tloaelehang. Ha e bapisoa le LN, LT e na le moeli o phahameng oa tšenyo ea optical le fensetere e pharaletseng ea optical transparency [4, 5], le hoja likarolo tsa eona tsa optical, tse kang refractive index le nonlinear coefficients, li tšoana le tsa LN [6, 7]. Kahoo, LToI e hlahella e le sesebelisoa se seng se matla sa mokhethoa bakeng sa lits'ebetso tse phahameng tsa optical nonlinear photonic. Ho feta moo, LToI e ntse e fetoha sesebelisoa sa mantlha bakeng sa lisebelisoa tsa filthara ea "surface acoustic wave" (SAW), e sebetsang ho mahlale a lebelo a holimo le a se nang mohala. Boemong bona, li-wafers tsa LToI e kanna ea ba lisebelisoa tse atileng haholo bakeng sa lits'ebetso tsa photonic. Leha ho le joalo, ho fihlela joale, ke lisebelisoa tse 'maloa feela tsa photonic tse thehiloeng ho LToI tse tlalehiloeng, tse kang li-microdisk resonator [8] le electro-optic phase shifters [9]. Ka pampiri ena, re hlahisa tlhahiso ea maqhubu a LToI ea tahlehelo e tlase le ts'ebeliso ea eona ho resonator ea selikalikoe. Ho feta moo, re fana ka χ(3) litšobotsi tse se nang moeli tsa waveguide ea LToI.
Lintlha tsa Bohlokoa:
• Ho fana ka li-wafers tsa LToI tsa 4-inch ho isa ho 6-inch, li-wafers tsa lithium tantalate tsa filimi e tšesaane, tse nang le botenya bo ka holimo ho tloha ho 100 nm ho ea ho 1500 nm, ho sebelisa theknoloji ea lapeng le mekhoa e hōlileng tsebong.
• SINOI: Li-wafers tsa silicon nitride tse tšesaane tsa filimi e tlase haholo.
• SICOI: High-purity semi-insulating silicon carbide thin-film substrates bakeng sa silicon carbide photonic integrated circuits.
• LTOI: Mohatelli ea matla oa lithium niobate, li-wafers tsa lithium tantalate tse tšesaane.
• LNOI: LNOI ea 8-inch e tšehetsang tlhahiso e kholo ea lihlahisoa tse kholoanyane tse tšesaane tsa lithium niobate.
Ho hlahisa li-Insulator Waveguides:Thutong ena, re sebelisitse li-wafers tsa LToI tse 4-inch. Karolo e ka holimo ea LT ke sebaka sa khoebo sa 42 ° se pota-potiloeng sa Y-cut LT bakeng sa lisebelisoa tsa SAW, tse kopantsoeng ka ho toba le karoloana ea Si e nang le 3 µm e teteaneng ea thermal oxide layer, e sebelisang mokhoa o bohlale oa ho itšeha. Setšoantšo sa 1(a) se bonts'a pono e holimo ea sephaphatha sa LToI, se nang le botenya ba LT bo kaholimo ho 200 nm. Re ile ra lekola bokaholimo ba lera le kaholimo la LT re sebelisa microscopy ea matla a atomic (AFM).
Setšoantšo sa 1.(a) Ponahalo e ka holimo ea sephaphatha sa LToI, (b) Setšoantšo sa AFM sa bokaholimo ba lera le ka holimo la LT, (c) Setšoantšo sa PFM sa bokaholimo ba LT lera, (d) Karolo e fapaneng ea moralo oa waveguide ea LToI, (e) Ho baloa boemo ba motheo ba mokhoa oa TE, le (f) Setšoantšo sa SEM sa motheo oa waveguide oa LToI pele ho ho behoa holimo ho SiO2. Joalo ka ha ho bonts'itsoe Setšoantšong sa 1 (b), ho hlaka ha bokaholimo ho ka tlase ho 1 nm, 'me ha ho na mela e meng e ileng ea bonoa. Ho feta moo, re ile ra hlahloba boemo ba polarization ea lera le kaholimo la LT re sebelisa piezoelectric reaction force microscopy (PFM), joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 1 (c). Re netefalitse hore polarization ea junifomo e bolokoa le kamora ts'ebetso ea tlamahano.
Re sebelisa karoloana ena ea LToI, re thehile waveguide ka tsela e latelang. Taba ea pele, lesela la mask la tšepe le ile la beoa bakeng sa ho omella ho latelang ha LT. Joale, electron beam (EB) lithography e ne e etsoa ho hlalosa mokhoa oa motheo oa waveguide ka holim'a lera la mask a tšepe. Ka mor'a moo, re ile ra fetisetsa mokhoa oa ho hanyetsa oa EB ho lesela la mask a tšepe ka etching e omileng. Kamora moo, mokokotlo oa waveguide oa LToI o ile oa thehoa ho sebelisoa electron cyclotron resonance (ECR) plasma etching. Qetellong, lera la mask la tšepe le ile la tlosoa ka mokhoa oa metsi, 'me sekoahelo sa SiO2 se ile sa behoa ho sebelisoa mouoane oa lik'hemik'hale oa plasma. Setšoantšo sa 1 (d) se bonts'a karolo ea schematic cross-section ea LToI waveguide. Kakaretso ea bophahamo 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 hola ho fihla ho 3 µm pheletsong ea waveguide bakeng sa khokahano ea fiber ea optical.
Setšoantšo sa 1 (e) se bonts'a kabo e lekantsoeng ea optical intensity ea mokhoa oa motheo oa motlakase oa transverse (TE) ho 1550 nm. Setšoantšo sa 1 (f) se bonts'a setšoantšo sa electron microscope (SEM) sa "LToI waveguide core" pele ho behoa holim'a SiO2.
Litšobotsi tsa Waveguide:Re ile ra qala ho lekola litšoaneleho tsa tahlehelo ea mohala ka ho kenya leseli la TE-polarized ho tsoa mohloling oa 1550 nm oavelength o matlafalitsoeng o ikhethileng ho li-waveguides tsa LToI tsa bolelele bo fapaneng. Tahlehelo ea phatlalatso e fumanoe ho tsoa moepeng oa kamano pakeng tsa bolelele ba waveguide le phetiso ho bolelele bo bong le bo bong. Litahlehelo tsa phatlalatso tse lekantsoeng e ne e le 0.32, 0.28, le 0.26 dB / cm ho 1530, 1550, le 1570 nm, ka ho latellana, joalokaha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 2 (a). Li-waveguide tsa LToI tse entsoeng li bonts'itse ts'ebetso e ts'oanang ea tahlehelo e tlase ho li-waveguides tsa morao-rao tsa LNoI [10].
Ka mor'a moo, re ile ra hlahloba χ (3) ho se ts'oanelehe ka ho fetoha ha maqhubu a maqhubu a hlahisoang ke mokhoa oa ho kopanya maqhubu a mane. Re kenya leseli le tsoelang pele la pompo ea maqhubu ho 1550.0 nm le leseli la pontšo ho 1550.6 nm ho 12 mm bolelele ba waveguide. Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 2 (b), phase-conjugate (idler) matla a leqhubu la leqhubu le ile la eketseha ka matla a ho kenya letsoho. Sets'oants'o sa 2 (b) se bonts'a sekhahla se tloaelehileng sa ho kopanya maqhubu a mane. Ho tloha kamanong pakeng tsa matla a ho kenya letsoho le katleho ea phetoho, re hakantse parameter e sa tloaelehang (γ) e ka bang 11 W ^ -1m.
Setšoantšo sa 3.(a) Setšoantšo sa microscope sa resonator e entsoeng. (b) Ponahalo ea phetiso ea resonator e nang le li-parameter tse fapaneng tsa lekhalo. (c) Maqhubu a phetiso a lekantsoeng le a kenyellelitsoeng Lorentzian a resonator e nang le lekhalo la 1000 nm.
Ka mor'a moo, re ile ra etsa resonator ea LToI 'me ra lekola litšobotsi tsa eona. Setšoantšo sa 3 (a) se bonts'a setšoantšo sa microscope se entsoeng ka resonator e entsoeng. Resonator e na le tlhophiso ea "racetrack", e nang le sebaka se kobehileng se nang le radius ea 100 µm le sebaka se otlolohileng sa 100 µm ka bolelele. Bophara ba lekhalo pakeng tsa selikalikoe le mokokotlo oa libese oa waveguide bo fapana ka li-increments tsa 200 nm, haholo-holo ho 800, 1000, le 1200 nm. Setšoantšo sa 3 (b) se bonts'a ponahalo ea phetiso bakeng sa lekhalo le leng le le leng, se bontšang hore karolelano ea ho timela e fetoha le boholo ba lekhalo. Ho tsoa ho lipono tsena, re ile ra etsa qeto ea hore lekhalo la 1000 nm le fana ka maemo a bohlokoa a ho kopanya, kaha le bonts'a tekanyo e phahameng ka ho fetisisa ea ho timela ea -26 dB.
Re sebelisa resonator e kopantsoeng ka mokhoa o tebileng, re hakantse boleng ba boleng (Q factor) ka ho lumellana le sekhahla sa phetisetso ea linear le curve ea Lorentzian, ho fumana karolo ea ka hare ea Q ea limilione tse 1.1, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 3 (c). Ho ea ka tsebo ea rona, ena ke pontšo ea pele ea leqhubu la leqhubu le kopaneng la LToI. Habohlokoa, boleng ba Q factor boo re bo fihletseng bo phahame haholo ho feta ba li-microdisk resonator tsa LToI tse kopantsoeng le fiber [9].
Qetello:Re thehile waveguide ea LToI ka tahlehelo ea 0.28 dB / cm ho 1550 nm le ring resonator Q factor ea limilione tse 1.1. Ts'ebetso e fumanoeng e bapisoa le ea mehleng ea morao-rao ea tahlehelo e tlase ea LNoI waveguides. Ho feta moo, re ile ra batlisisa χ(3) ho se ts'oanehe ha waveguide ea LToI e entsoeng bakeng sa lits'ebetso tse sa sebetseng tsa on-chip.
Nako ea poso: Nov-20-2024