خلاصو:اسان هڪ 1550 nm انسوليٽر تي ٻڌل ليٿيم ٽينٽليٽ ويو گائيڊ تيار ڪيو آهي جنهن ۾ 0.28 dB/cm نقصان ۽ 1.1 ملين رنگ گونج ڪندڙ معيار جو عنصر آهي. نان لائنر فوٽونڪس ۾ χ(3) نان لائنريٽي جي درخواست جو مطالعو ڪيو ويو آهي. ليٿيم نائوبيٽ آن انسوليٽر (LNoI) جا فائدا، جيڪو شاندار χ(2) ۽ χ(3) نان لائنر خاصيتون ڏيکاري ٿو ان سان گڏ مضبوط آپٽيڪل ڪنفينيشن ان جي "انسوليٽر آن" structure جي ڪري، الٽرا فاسٽ ماڊيوليٽر ۽ انٽيگريٽڊ نان لائنر فوٽونڪس [1-3] لاءِ وينگائيڊ ٽيڪنالاجي ۾ اهم ترقي ڪئي آهي. LN کان علاوه، ليٿيم ٽينٽليٽ (LT) کي هڪ نان لائنر فوٽونڪ مواد جي طور تي پڻ تحقيق ڪئي وئي آهي. LN جي مقابلي ۾، LT ۾ هڪ اعلي آپٽيڪل نقصان جي حد ۽ هڪ وسيع آپٽيڪل شفافيت ونڊو [4، 5] آهي، جيتوڻيڪ ان جا آپٽيڪل پيرا ميٽر، جهڙوڪ ريفريڪٽو انڊيڪس ۽ نان لائنر ڪوفيشينٽس، LN [6، 7] جي برابر آهن. اهڙيءَ طرح، LToI هاءِ آپٽيڪل پاور نان لائنر فوٽونڪ ايپليڪيشنن لاءِ هڪ ٻئي مضبوط اميدوار مواد جي طور تي نمايان آهي. ان کان علاوه، LToI مٿاڇري جي صوتي لهر (SAW) فلٽر ڊوائيسز لاءِ هڪ بنيادي مواد بڻجي رهيو آهي، جيڪو تيز رفتار موبائل ۽ وائرليس ٽيڪنالاجيز ۾ لاڳو ٿئي ٿو. هن حوالي سان، LToI ويفر فوٽونڪ ايپليڪيشنن لاءِ وڌيڪ عام مواد بڻجي سگهن ٿا. جڏهن ته، اڄ تائين، LToI تي ٻڌل صرف ڪجهه فوٽونڪ ڊوائيسز رپورٽ ڪيا ويا آهن، جهڙوڪ مائڪرو ڊسڪ ريزونيٽر [8] ۽ اليڪٽرو آپٽڪ فيز شفٽر [9]. هن پيپر ۾، اسان هڪ گهٽ نقصان واري LToI ويگ گائيڊ ۽ هڪ رنگ ريزونيٽر ۾ ان جي ايپليڪيشن پيش ڪريون ٿا. اضافي طور تي، اسان LToI ويگ گائيڊ جي χ(3) غير لائنر خاصيتون مهيا ڪندا آهيون.
اهم نقطا:
• 4 انچ کان 6 انچ LToI ويفرز، پتلي فلم ليٿيم ٽينٽليٽ ويفرز پيش ڪري رهيا آهن، جن جي مٿين پرت جي ٿولهه 100 nm کان 1500 nm تائين آهي، گهريلو ٽيڪنالاجي ۽ پختو عملن کي استعمال ڪندي.
• SINOI: الٽرا-لو لاس سلڪون نائٽرائڊ پتلي فلم ويفرز.
• SICOI: سلڪون ڪاربائيڊ فوٽوونڪ انٽيگريٽڊ سرڪٽس لاءِ اعليٰ پاڪيزگي وارو سيمي انسوليٽنگ سلڪون ڪاربائيڊ پتلي فلم سبسٽريٽس.
• LTOI: ليٿيم نائوبيٽ، پتلي فلم ليٿيم ٽينٽليٽ ويفرز جو هڪ مضبوط مقابلو ڪندڙ.
• LNOI: 8 انچ LNOI وڏي پيماني تي پتلي فلم ليٿيم نائوبيٽ شين جي وڏي پيماني تي پيداوار جي حمايت ڪري ٿو.
انسوليٽر ويو گائيڊز تي پيداوار:هن مطالعي ۾، اسان 4 انچ LToI ويفر استعمال ڪيا. مٿيون LT پرت SAW ڊوائيسز لاءِ هڪ ڪمرشل 42° گھميل Y-ڪٽ LT سبسٽريٽ آهي، جيڪو سڌو سنئون Si سبسٽريٽ سان 3 µm ٿلهي ٿرمل آڪسائيڊ پرت سان ڳنڍيل آهي، هڪ سمارٽ ڪٽنگ عمل کي استعمال ڪندي. شڪل 1(a) LToI ويفر جو هڪ مٿاهون نظارو ڏيکاري ٿو، جنهن جي مٿئين LT پرت جي ٿولهه 200 nm آهي. اسان ايٽمي فورس مائڪروسڪوپي (AFM) استعمال ڪندي مٿئين LT پرت جي مٿاڇري جي خرابي جو جائزو ورتو.
شڪل 1.(a) LToI ويفر جو مٿيون نظارو، (b) مٿين LT پرت جي مٿاڇري جو AFM تصوير، (c) مٿين LT پرت جي مٿاڇري جو PFM تصوير، (d) LToI ويگ گائيڊ جو اسڪيميٽڪ ڪراس سيڪشن، (e) حساب ڪيل بنيادي TE موڊ پروفائل، ۽ (f) SiO2 اوورليئر جمع ٿيڻ کان اڳ LToI ويگ گائيڊ ڪور جي SEM تصوير. جيئن شڪل 1 (b) ۾ ڏيکاريل آهي، مٿاڇري جي خرابي 1 nm کان گهٽ آهي، ۽ ڪا به اسڪريچ لائين نه ڏٺي وئي. اضافي طور تي، اسان پيزو اليڪٽرڪ ريسپانس فورس مائڪروسڪوپي (PFM) استعمال ڪندي مٿين LT پرت جي پولرائيزيشن حالت جو جائزو ورتو، جيئن شڪل 1 (c) ۾ ڏيکاريل آهي. اسان تصديق ڪئي ته بانڊنگ جي عمل کان پوءِ به يونيفارم پولرائيزيشن برقرار رکيو ويو.
هن LToI سبسٽريٽ کي استعمال ڪندي، اسان هيٺ ڏنل طريقي سان ويو گائيڊ ٺاهيو. پهرين، LT جي بعد ۾ خشڪ ايچنگ لاءِ هڪ ڌاتو ماسڪ پرت جمع ڪئي وئي. پوءِ، ڌاتو ماسڪ پرت جي مٿان ويگ گائيڊ ڪور پيٽرن کي بيان ڪرڻ لاءِ اليڪٽران بيم (EB) ليٿوگرافي ڪئي وئي. اڳيون، اسان EB مزاحمتي نموني کي خشڪ ايچنگ ذريعي ڌاتو ماسڪ پرت ڏانهن منتقل ڪيو. بعد ۾، LToI ويو گائيڊ ڪور اليڪٽران سائڪلوٽرون گونج (ECR) پلازما ايچنگ استعمال ڪندي ٺاهيو ويو. آخرڪار، ڌاتو ماسڪ پرت کي هڪ ويٽ پروسيس ذريعي هٽايو ويو، ۽ پلازما-وڌايل ڪيميائي وانپ جمع استعمال ڪندي هڪ SiO2 اوورليئر جمع ڪيو ويو. شڪل 1 (d) LToI ويو گائيڊ جي اسڪيميٽڪ ڪراس سيڪشن کي ڏيکاري ٿو. ڪل ڪور اوچائي، پليٽ جي اوچائي، ۽ ڪور ويڪر ترتيب وار 200 nm، 100 nm، ۽ 1000 nm آهن. نوٽ ڪريو ته ڪور ويڪر آپٽيڪل فائبر ڪوپلنگ لاءِ ويو گائيڊ ايج تي 3 µm تائين وڌي ٿي.
شڪل 1 (e) 1550 nm تي بنيادي ٽرانسورس اليڪٽرڪ (TE) موڊ جي حساب ڪيل آپٽيڪل شدت جي تقسيم کي ڏيکاري ٿو. شڪل 1 (f) SiO2 اوورليئر جي جمع ٿيڻ کان اڳ LToI ويوگائيڊ ڪور جي اسڪيننگ اليڪٽران مائڪروسڪوپ (SEM) تصوير ڏيکاري ٿو.
ويو گائيڊ خاصيتون:اسان پهريون ڀيرو لڪير جي نقصان جي خاصيتن جو جائزو ورتو ته 1550 nm طول موج جي ايمپليفائيڊ اسپونٽيونس ايميلپائيڊ ايميشن سورس مان TE-پولرائزڊ روشني کي مختلف ڊيگهه جي LToI ويو گائيڊز ۾ داخل ڪيو ويو. پروپيگيشن نقصان هر طول موج تي ويو گائيڊ جي ڊيگهه ۽ ٽرانسميشن جي وچ ۾ تعلق جي سلپ مان حاصل ڪيو ويو. ماپيل پروپيگيشن نقصان 1530، 1550، ۽ 1570 nm تي ترتيب وار 0.32، 0.28، ۽ 0.26 dB/cm هئا، جيئن شڪل 2 (a) ۾ ڏيکاريل آهي. ٺاهيل LToI ويو گائيڊز جديد LNoI ويو گائيڊز [10] جي مقابلي ۾ گهٽ نقصان جي ڪارڪردگي ڏيکاري.
اڳيون، اسان چار-لهرن جي ميلاپ جي عمل ذريعي پيدا ٿيندڙ طول موج جي تبديلي ذريعي χ(3) غير لڪير جو جائزو ورتو. اسان 1550.0 nm تي هڪ مسلسل لهر پمپ لائيٽ ۽ 1550.6 nm تي هڪ سگنل لائيٽ 12 ملي ميٽر ڊگهي لهر گائيڊ ۾ داخل ڪيو. جيئن شڪل 2 (b) ۾ ڏيکاريل آهي، فيز-ڪنجوگيٽ (آئڊلر) روشني لهر سگنل جي شدت ان پٽ پاور ۾ واڌ سان وڌي وئي. شڪل 2 (b) ۾ ان سيٽ چار-لهرن جي ميلاپ جي عام آئوٽ پُٽ اسپيڪٽرم کي ڏيکاري ٿو. ان پٽ پاور ۽ ڪنورشن ڪارڪردگي جي وچ ۾ تعلق مان، اسان غير لڪير پيرا ميٽر (γ) جو اندازو لڳايو ته تقريبن 11 W^-1m آهي.
شڪل 3.(الف) ٺهيل رنگ گونج ڪندڙ جي خوردبيني تصوير. (ب) مختلف گپ پيرا ميٽرز سان رنگ گونج ڪندڙ جو ٽرانسميشن اسپيڪٽرا. (ج) 1000 اين ايم جي گپ سان رنگ گونج ڪندڙ جو ماپيل ۽ لورينٽزيان-فٽ ٿيل ٽرانسميشن اسپيڪٽرم.
اڳيون، اسان هڪ LToI رنگ گونج ڪندڙ ٺاهيو ۽ ان جي خاصيتن جو جائزو ورتو. شڪل 3 (a) ٺهيل رنگ گونج ڪندڙ جي آپٽيڪل مائڪروسڪوپ تصوير ڏيکاري ٿي. رنگ گونج ڪندڙ ۾ هڪ "ريس ٽريڪ" ترتيب شامل آهي، جنهن ۾ 100 µm جي ريڊيس سان هڪ وکر وارو علائقو ۽ 100 µm جي ڊيگهه جو هڪ سڌو علائقو شامل آهي. رنگ ۽ بس ويوگائيڊ ڪور جي وچ ۾ فرق جي ويڪر 200 nm جي واڌ ۾ مختلف آهي، خاص طور تي 800، 1000، ۽ 1200 nm تي. شڪل 3 (b) هر فرق لاءِ ٽرانسميشن اسپيڪٽرا ڏيکاري ٿو، اهو ظاهر ڪري ٿو ته ختم ٿيڻ جو تناسب خلا جي سائيز سان تبديل ٿئي ٿو. انهن اسپيڪٽرا مان، اسان اهو طئي ڪيو ته 1000 nm فرق تقريبن نازڪ ڪپلنگ حالتون مهيا ڪري ٿو، ڇاڪاڻ ته اهو -26 dB جي سڀ کان وڌيڪ ختم ٿيڻ جو تناسب ڏيکاري ٿو.
تنقيدي طور تي جوڙيل گونج ڪندڙ کي استعمال ڪندي، اسان معيار جي عنصر (Q عنصر) جو اندازو لڳايو لڪير ٽرانسميشن اسپيڪٽرم کي لورينٽزيئن وکر سان فٽ ڪندي، 1.1 ملين جو اندروني Q عنصر حاصل ڪيو، جيئن شڪل 3 (c) ۾ ڏيکاريل آهي. اسان جي ڄاڻ موجب، هي هڪ ويوگائيڊ-ڪپلڊ LToI رنگ گونج ڪندڙ جو پهريون مظاهرو آهي. قابل ذڪر طور تي، اسان حاصل ڪيل Q عنصر جي قيمت فائبر-ڪپلڊ LToI مائڪرو ڊسڪ گونج ڪندڙ جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻي آهي [9].
نتيجو:اسان 1550 nm تي 0.28 dB/cm جي نقصان سان هڪ LToI ويو گائيڊ تيار ڪيو ۽ 1.1 ملين جي رنگ گونج ڪندڙ Q فيڪٽر سان. حاصل ڪيل ڪارڪردگي جديد گهٽ نقصان واري LNoI ويو گائيڊز جي مقابلي ۾ آهي. اضافي طور تي، اسان آن-چپ نان لائنر ايپليڪيشنن لاءِ تيار ڪيل LToI ويو گائيڊ جي χ(3) نان لائنرٽي جي جاچ ڪئي.
پوسٽ جو وقت: نومبر-20-2024