Վերացական:Մենք մշակել ենք 1550 նմ մեկուսիչի վրա հիմնված լիթիումային տանտալատային ալիքատար՝ 0,28 դԲ/սմ կորստով և օղակի ռեզոնատորի որակի գործակից՝ 1,1 միլիոն: Ուսումնասիրվել է χ(3) ոչ գծայինության կիրառումը ոչ գծային ֆոտոնիկայի մեջ։ Լիթիումի նիոբատի առավելությունները մեկուսիչի վրա (LNoI), որը ցուցադրում է գերազանց χ(2) և χ(3) ոչ գծային հատկություններ, ինչպես նաև ուժեղ օպտիկական սահմանափակություն՝ իր «մեկուսիչի վրա» կառուցվածքի շնորհիվ, հանգեցրել են ալիքատար տեխնոլոգիայի զգալի առաջընթացի գերարագության համար: մոդուլյատորներ և ինտեգրված ոչ գծային ֆոտոնիկա [1-3]: Բացի LN-ից, լիթիումի տանտալատը (LT) նույնպես հետազոտվել է որպես ոչ գծային ֆոտոնային նյութ: LN-ի համեմատ LT-ն ունի օպտիկական վնասման ավելի բարձր շեմ և օպտիկական թափանցիկության ավելի լայն պատուհան [4, 5], չնայած նրա օպտիկական պարամետրերը, ինչպիսիք են բեկման ինդեքսը և ոչ գծային գործակիցները, նման են LN-ի [6, 7] պարամետրերին: Այսպիսով, LToI-ն առանձնանում է որպես ևս մեկ ուժեղ թեկնածու նյութ բարձր օպտիկական հզորության ոչ գծային ֆոտոնային կիրառությունների համար: Ավելին, LToI-ը դառնում է առաջնային նյութ մակերեսային ակուստիկ ալիքի (SAW) զտիչ սարքերի համար, որը կիրառելի է բարձր արագությամբ շարժական և անլար տեխնոլոգիաներում: Այս համատեքստում LToI վաֆլիները կարող են դառնալ ավելի տարածված նյութեր ֆոտոնային կիրառությունների համար: Այնուամենայնիվ, մինչ օրս հաղորդվել է LToI-ի վրա հիմնված միայն մի քանի ֆոտոնիկ սարքեր, ինչպիսիք են միկրոսկավառակի ռեզոնատորները [8] և էլեկտրաօպտիկական ֆազային փոխարկիչները [9]: Այս հոդվածում մենք ներկայացնում ենք ցածր կորստի LToI ալիքատարը և դրա կիրառումը օղակային ռեզոնատորում: Բացի այդ, մենք տրամադրում ենք LToI ալիքատարի χ(3) ոչ գծային բնութագրերը:
Հիմնական կետերը.
• Առաջարկում է 4 դյույմից մինչև 6 դյույմանոց LToI վաֆլիներ, բարակ թաղանթով լիթիումի տանտալատ վաֆլիներ, վերին շերտի հաստությամբ տատանվում է 100 նմ-ից մինչև 1500 նմ, օգտագործելով ներքին տեխնոլոգիաները և հասուն գործընթացները:
• SINOI. ծայրահեղ ցածր կորստի սիլիցիումի նիտրիդ բարակ թաղանթով վաֆլիներ:
• SICOI. բարձր մաքրության կիսամեկուսացնող սիլիցիումի կարբիդի բարակ թաղանթային ենթաշերտեր սիլիցիումի կարբիդի ֆոտոնիկ ինտեգրալային սխեմաների համար:
• LTOI. Լիթիումի նիոբատի, բարակ թաղանթով լիթիումի տանտալատ վաֆլիների ուժեղ մրցակիցը:
• LNOI. 8 դյույմանոց LNOI, որն աջակցում է ավելի լայնածավալ բարակ թաղանթով լիթիումի նիոբատի արտադրանքի զանգվածային արտադրությանը:
Մեկուսիչ ալիքատարների վրա արտադրություն.Այս ուսումնասիրության մեջ մենք օգտագործեցինք 4 դյույմանոց LToI վաֆլիներ: Վերին LT շերտը առևտրային 42° պտտվող Y-հատված LT ենթաշերտ է SAW սարքերի համար, որն ուղղակիորեն միացված է Si ենթաշերտին 3 մկմ հաստությամբ ջերմային օքսիդի շերտով՝ օգտագործելով խելացի կտրման գործընթաց: Նկար 1(ա) ցույց է տալիս LToI վաֆլի վերին տեսքը, վերին LT շերտի հաստությունը 200 նմ է: Մենք գնահատեցինք վերին LT շերտի մակերևույթի կոշտությունը՝ օգտագործելով ատոմային ուժային մանրադիտակ (AFM):
Նկար 1.(ա) LToI վաֆլի վերևի տեսք, (բ) վերին LT շերտի AFM պատկեր, (գ) վերին LT շերտի մակերեսի PFM պատկեր, (դ) LToI ալիքատարի սխեմատիկ խաչմերուկ, (ե) Հաշվարկված հիմնական TE ռեժիմի պրոֆիլը և (զ) LToI ալիքատար միջուկի SEM պատկերը մինչև SiO2 ծածկույթի նստեցումը: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում (բ), մակերեսի կոշտությունը 1 նմ-ից պակաս է, և քերծվածքների գծեր չեն նկատվել: Բացի այդ, մենք ուսումնասիրեցինք վերին LT շերտի բևեռացման վիճակը՝ օգտագործելով պիեզոէլեկտրական արձագանքման ուժի մանրադիտակը (PFM), ինչպես պատկերված է Նկար 1-ում (գ): Մենք հաստատեցինք, որ միատեսակ բևեռացումը պահպանվել է նույնիսկ կապի գործընթացից հետո:
Օգտագործելով այս LToI ենթաշերտը, մենք պատրաստեցինք ալիքատարը հետևյալ կերպ. Նախ, մետաղական դիմակ շերտ դրվեց LT-ի հետագա չոր փորագրման համար: Այնուհետև իրականացվել է էլեկտրոնային ճառագայթով (EB) լիտոգրաֆիա՝ մետաղական դիմակ շերտի վերևում ալիքատար միջուկի նախշը սահմանելու համար: Այնուհետև, մենք չոր փորագրման միջոցով փոխանցեցինք EB դիմադրության նախշը մետաղական դիմակի շերտին: Այնուհետև LToI ալիքատար միջուկը ձևավորվեց էլեկտրոնային ցիկլոտրոնային ռեզոնանսային (ECR) պլազմայի փորագրման միջոցով: Ի վերջո, մետաղական դիմակի շերտը հեռացվեց խոնավ գործընթացի միջոցով, և SiO2 ծածկույթը դրվեց պլազմայի միջոցով ուժեղացված քիմիական գոլորշիների նստեցման միջոցով: Նկար 1 (դ) ցույց է տալիս LToI ալիքատարի սխեմատիկ խաչմերուկը: Միջուկի ընդհանուր բարձրությունը, թիթեղի բարձրությունը և միջուկի լայնությունը համապատասխանաբար 200 նմ, 100 նմ և 1000 նմ են: Նկատի ունեցեք, որ օպտիկական մանրաթելերի միացման համար միջուկի լայնությունը ընդլայնվում է մինչև 3 մկմ ալիքատարի եզրին:
Նկար 1 (ե) ցույց է տալիս հիմնարար լայնակի էլեկտրական (TE) ռեժիմի օպտիկական ինտենսիվության հաշվարկված բաշխումը 1550 նմ-ում: Նկար 1 (զ) ցույց է տալիս LToI ալիքատար միջուկի սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) պատկերը մինչև SiO2 ծածկույթի նստեցումը:
Ալիքի ուղեցույցի բնութագրերը.Մենք նախ գնահատեցինք գծային կորստի բնութագրերը՝ մուտքագրելով TE-բևեռացված լույս 1550 նմ ալիքի երկարությամբ ուժեղացված ինքնաբուխ արտանետման աղբյուրից տարբեր երկարությունների LToI ալիքների մեջ: Տարածման կորուստը ստացվել է յուրաքանչյուր ալիքի երկարության վրա ալիքի երկարության և փոխանցման միջև կապի թեքությունից: Չափված տարածման կորուստները եղել են 0,32, 0,28 և 0,26 դԲ/սմ համապատասխանաբար 1530, 1550 և 1570 նմ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում (ա): Պատրաստված LToI ալիքատարները ցածր կորուստների համեմատելի արդյունավետություն էին ցուցաբերում ժամանակակից LNoI ալիքատարների հետ [10]:
Հաջորդը, մենք գնահատեցինք χ(3) ոչ գծայինությունը չորս ալիքային խառնուրդի գործընթացի արդյունքում առաջացած ալիքի երկարության փոխակերպման միջոցով: Մենք մուտքագրում ենք շարունակական ալիքի պոմպի լույս 1550,0 նմ և ազդանշանային լույս 1550,6 նմ 12 մմ երկարությամբ ալիքատարի մեջ: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 2 (բ)-ում, փուլային կոնյուգատի (անգործուն) լուսային ալիքի ազդանշանի ինտենսիվությունը մեծանում էր մուտքային հզորության աճով: Նկար 2-ում (բ) ներդիրը ցույց է տալիս չորս ալիքային խառնուրդի բնորոշ ելքային սպեկտրը: Մուտքային հզորության և փոխակերպման արդյունավետության հարաբերությունից մենք գնահատեցինք ոչ գծային պարամետրը (γ) մոտավորապես 11 W^-1m:
Նկար 3.ա) Պատրաստված օղակային ռեզոնատորի մանրադիտակի պատկերը. բ) Օղակաձեւ ռեզոնատորի փոխանցման սպեկտրները տարբեր բացերի պարամետրերով: գ) 1000 նմ բացվածքով օղակաձև ռեզոնատորի չափված և Լորենցի կողմից տեղադրված փոխանցման սպեկտր:
Այնուհետև մենք պատրաստեցինք LToI օղակի ռեզոնատոր և գնահատեցինք դրա բնութագրերը: Նկար 3 (ա) ցույց է տալիս պատրաստված օղակաձև ռեզոնատորի օպտիկական մանրադիտակի պատկերը: Օղակաձեւ ռեզոնատորն ունի «վազքուղու» կոնֆիգուրացիա՝ բաղկացած 100 մկմ շառավղով կոր հատվածից և 100 մկմ երկարությամբ ուղիղ հատվածից։ Օղակի և ավտոբուսի ալիքատար միջուկի միջև բացը տատանվում է 200 նմ ավելացումներով, մասնավորապես 800, 1000 և 1200 նմ: Նկար 3 (բ) ցույց է տալիս փոխանցման սպեկտրները յուրաքանչյուր բացվածքի համար՝ ցույց տալով, որ մարման հարաբերակցությունը փոխվում է բացվածքի չափի հետ: Այս սպեկտրներից մենք որոշեցինք, որ 1000 նմ բացը ապահովում է միացման գրեթե կրիտիկական պայմաններ, քանի որ այն ցուցադրում է մարման ամենաբարձր հարաբերակցությունը՝ -26 դԲ:
Օգտագործելով կրիտիկական զուգակցված ռեզոնատորը, մենք գնահատեցինք որակի գործոնը (Q գործոն)՝ գծային փոխանցման սպեկտրը հարմարեցնելով Լորենցյան կորի հետ՝ ստանալով 1.1 միլիոն ներքին Q գործակից, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3 (գ)-ում: Մեր տեղեկություններով, սա ալիքատարով զուգակցված LToI օղակի ռեզոնատորի առաջին ցուցադրությունն է: Հատկանշական է, որ Q գործոնի արժեքը, որը մենք ձեռք ենք բերել, զգալիորեն ավելի բարձր է, քան մանրաթելային զուգակցված LToI միկրոսկավառակների ռեզոնատորները [9]:
Եզրակացություն:Մենք մշակել ենք LToI ալիքատար՝ 0,28 դԲ/սմ կորստով 1550 նմ-ում և օղակի ռեզոնատոր Q գործակից՝ 1,1 միլիոն: Ստացված կատարողականությունը համեմատելի է ժամանակակից ցածր կորստի LNoI ալիքատարների հետ: Բացի այդ, մենք ուսումնասիրել ենք արտադրված LToI ալիքատարի χ(3) ոչ գծայինությունը ներչիպային ոչ գծային հավելվածների համար:
Հրապարակման ժամանակը՝ նոյ-20-2024