خلاصو:اسان 0.28 dB/cm جي نقصان سان 1550 nm انسوليٽر تي ٻڌل ليتيم ٽانٽليٽ ويگ گائيڊ تيار ڪيو آهي ۽ 1.1 ملين جي هڪ رنگ گونج ڪندڙ ڪيفيت جو عنصر. χ (3) جي درخواست غير لڪير فوٽونڪس ۾ غير لڪيريت جو اڀياس ڪيو ويو آهي. انسوليٽر (LNoI) تي ليتيم نائوبيٽ جا فائدا، جيڪي شاندار χ(2) ۽ χ(3) غير لڪير ملڪيتن سان گڏ ان جي ”انسوليٽر-آن“ ڍانچي جي ڪري مضبوط بصري بندش جي نمائش ڪن ٿا، الٽرا فاسٽ لاءِ waveguide ٽيڪنالاجي ۾ اهم ترقيءَ جو سبب بڻيا آهن. modulators ۽ integrated nonlinear photonics [1-3]. LN کان علاوه، ليتيم ٽانٽليٽ (LT) پڻ تحقيق ڪئي وئي آهي هڪ غير لائنر فوٽوونڪ مواد جي طور تي. LN جي مقابلي ۾، LT وٽ هڪ اعلي آپٽيڪل نقصان جي حد ۽ هڪ وسيع نظرياتي شفافيت ونڊو آهي [4, 5]، جيتوڻيڪ ان جا آپٽيڪل پيٽرولر، جهڙوڪ اضطراب واري انڊيڪس ۽ غير لائنر ڪوئفينٽس، LN سان ملندڙ جلندڙ آهن [6, 7]. اهڙيء طرح، LToI هڪ ٻئي مضبوط اميدوار مواد جي طور تي بيٺو آهي اعلي آپٽيڪل پاور غير لائنر فوٽوونڪ ايپليڪيشنن لاء. ان کان علاوه، LToI سطح جي صوتياتي لهر (SAW) فلٽر ڊوائيسز لاء هڪ بنيادي مواد بڻجي رهيو آهي، تيز رفتار موبائل ۽ وائرلیس ٽيڪنالاجيز ۾ لاڳو ٿئي ٿو. ان سلسلي ۾، LToI wafers ٿي سگهي ٿو وڌيڪ عام مواد photonic اپليڪيشن لاء. بهرحال، اڄ تائين، LToI جي بنياد تي صرف چند فوٽوونڪ ڊوائيس رپورٽ ڪيا ويا آهن، جهڙوڪ مائڪرو ڊسڪ ريسونيٽر [8] ۽ اليڪٽررو آپٽڪ فيز شفٽر [9]. هن مقالي ۾، اسان هڪ گهٽ-نقصان LToI waveguide ۽ ان جي ايپليڪيشن کي انگوزي گونج ڪندڙ ۾ پيش ڪيو. اضافي طور تي، اسان مهيا ڪندا آهيون χ (3) غير لائنر خاصيتون LToI waveguide جي.
اهم نقطا:
• 4-انچ کان 6-انچ LToI ويفرز، پتلي-فلم ليٿيم ٽينٽيليٽ ويفرز، جن جي مٿين پرت جي ٿلهي 100 nm کان 1500 nm تائين، گھريلو ٽيڪنالاجي ۽ بالغ عملن کي استعمال ڪندي.
• SINOI: الٽرا گھٽ نقصان silicon nitride پتلي فلم wafers.
• SICOI: اعلي-پاڪيشن نيم-انسوليٽنگ silicon carbide پتلي-فلم substrates silicon carbide photonic integrated circuits لاء.
• LTOI: ليتيم niobate، پتلي-فلم lithium tantalate wafers لاء هڪ مضبوط مقابلي.
• LNOI: 8-انچ LNOI وڏي پيماني تي پتلي-فلم ليٿيم نائوبيٽ پروڊڪٽس جي وڏي پئماني تي پيداوار جي حمايت ڪري ٿو.
Insulator Waveguides تي پيداوار:هن مطالعي ۾، اسان 4 انچ LToI ويفرز استعمال ڪيو. مٿين LT پرت SAW ڊوائيسز لاءِ ڪمرشل 42° گھميل Y-cut LT سبسٽريٽ آهي، جيڪو سڌي طرح هڪ Si substrate سان 3 µm ٿلهي تھرمل آڪسائيڊ پرت سان ڳنڍيل آهي، سمارٽ ڪٽڻ جي عمل کي استعمال ڪندي. شڪل 1(a) LToI ويفر جو مٿاهون نظارو ڏيکاري ٿو، 200 nm جي مٿين LT پرت جي ٿولهه سان. اسان ايٽمي قوت مائڪروسکوپي (AFM) استعمال ڪندي مٿين LT پرت جي مٿاڇري جي خرابي جو اندازو لڳايو.
شڪل 1.(a) LToI ويفر جي مٿاهين ڏيک، (b) مٿين LT پرت جي مٿاڇري جي AFM تصوير، (c) مٿين LT پرت جي مٿاڇري جي PFM تصوير، (d) LToI ويف گائيڊ جي اسڪيميٽڪ ڪراس سيڪشن، (e) حساب ڪيل بنيادي TE موڊ پروفائل، ۽ (f) LToI waveguide ڪور جي SEM تصوير SiO2 اوورليئر جمع ڪرڻ کان اڳ. جيئن ته شڪل 1 (b) ۾ ڏيکاريل آهي، مٿاڇري جي خرابي 1 nm کان گهٽ آهي، ۽ ڪا به ڇنڊڇاڻ جون لائينون نه ڏٺيون ويون. اضافي طور تي، اسان piezoelectric Response force microscopy (PFM) استعمال ڪندي مٿين LT پرت جي پولارائيزيشن حالت کي جانچيو، جيئن تصوير 1 (c) ۾ ڏيکاريل آهي. اسان تصديق ڪئي ته يونيفارم پولرائزيشن برقرار رکيو ويو جيتوڻيڪ بانڊنگ جي عمل کان پوءِ.
هن LToI ذيلي ذخيري کي استعمال ڪندي، اسان هيٺ ڏنل موج گائيڊ ٺاهيو. پهريون، هڪ ڌاتو ماسڪ پرت LT جي ايندڙ خشڪ نقاشي لاءِ جمع ڪيو ويو. ان کان پوء، اليڪٽران بيم (EB) ليٿوگرافي ڪئي وئي ته واضع ڪرڻ لاء وجھڻ گائيڊ بنيادي نمونو ڌاتو ماسڪ پرت جي چوٽي تي. اڳيون، اسان EB مزاحمت واري نموني کي سڪل ايچنگ ذريعي دھات جي ماسڪ پرت ڏانهن منتقل ڪيو. ان کان پوء، LToI waveguide core اليڪٽران سائڪلوٽرون گونج (ECR) پلازما ايچنگ استعمال ڪندي ٺاهي وئي. آخرڪار، ڌاتو ماسڪ جي پرت کي گندي عمل ذريعي هٽايو ويو، ۽ هڪ SiO2 اوورلير کي پلازما-وڌايو ويو ڪيميائي وانپ جمع استعمال ڪندي جمع ڪيو ويو. شڪل 1 (d) LToI waveguide جي اسڪيمي پار-سيڪشن کي ڏيکاري ٿو. ڪل ڪور جي اوچائي، پليٽ جي اوچائي، ۽ بنيادي ويڪر 200 nm، 100 nm، ۽ 1000 nm، ترتيب سان. نوٽ ڪريو ته بنيادي ويڪر 3 µm تائين وڌندي آهي موج گائيڊ ايج تي آپٽيڪل فائبر ملائڻ لاءِ.
شڪل 1 (e) 1550 nm تي بنيادي ٽرانسورس اليڪٽرڪ (TE) موڊ جي حساب سان نظرياتي شدت جي ورڇ ڏيکاري ٿو. شڪل 1 (f) ڏيکاري ٿو اسڪيننگ اليڪٽران خوردبيني (SEM) تصوير LToI waveguide core جي SiO2 overlayer جي جمع ٿيڻ کان اڳ.
Wave Guide خاصيتون:اسان پهريون ڀيرو 1550 nm موج جي طول و عرض مان TE-پولرائزڊ لائيٽ کي انپٽ ڪندي لڪير نقصان جي خاصيتن جو جائزو ورتو مختلف لمبائي جي LToI waveguide ۾ خود بخود اخراج جو ذريعو. پروپيگنڊا نقصان هر موج جي ڊيگهه تي waveguide جي ڊيگهه ۽ ٽرانسميشن جي وچ ۾ تعلق جي سلپ مان حاصل ڪئي وئي هئي. ماپيل پروپيگيشن نقصان 0.32، 0.28، ۽ 0.26 dB/cm هئا 1530، 1550، ۽ 1570 nm تي، ترتيب سان، جيئن شڪل 2 (a) ۾ ڏيکاريل آهي. ٺاهيل LToI موج گائيڊز نمائش ڪئي نسبتا گهٽ-نقصان ڪارڪردگي رياست جي آرٽ LNoI waveguides [10].
اڳيون، اسان χ(3) غير لڪيريت جو اندازو لڳايو ويج لينگٿ ڪنورشن ذريعي جيڪو چار-موج ملائڻ واري عمل ذريعي پيدا ڪيو ويو آهي. اسان 1550.0 nm تي لڳاتار موج پمپ لائيٽ ۽ 1550.6 nm تي سگنل لائيٽ کي 12 ملي ميٽر ڊگھي موج گائيڊ ۾ داخل ڪيو. جيئن ته شڪل 2 (b) ۾ ڏيکاريل آهي، مرحلو-conjugate (idler) روشني جي لهر سگنل جي شدت ان پٽ پاور وڌائڻ سان وڌي وئي. شڪل 2 (b) ۾ انسيٽ ڏيکاري ٿو عام آئوٽ پُٽ اسپيڪٽرم کي چار-لڀ جي ميلاپ جي. ان پٽ پاور ۽ تبادلي جي ڪارڪردگي جي وچ ۾ تعلق کان، اسان اندازو لڳايو ته غير لائنر پيٽرولر (γ) لڳ ڀڳ 11 W^-1m.
شڪل 3.(a) ٺهيل رنگ جي گونج ڪندڙ جي خوردبيني تصوير. (b) مختلف گپ پيرا ميٽرز سان انگوزي گونج ڪندڙ جي ٽرانسميشن اسپيڪٽرا. (c) ماپيل ۽ Lorentzian-fitted ٽرانسميشن اسپيڪٽرم جو انگوزي گونج ڪندڙ 1000 nm جي خال سان.
اڳيون، اسان هڪ LToI انگوزي گونج ڪندڙ ٺاهيو ۽ ان جي خاصيتن جو جائزو ورتو. شڪل 3 (a) ٺاهيل انگوزي جي گونج ڪندڙ نظرياتي خوردبيني تصوير ڏيکاري ٿي. انگن جي گونج ڪندڙ هڪ "ريس ٽريڪ" جي جوڙجڪ جي خصوصيت رکي ٿو، جنهن ۾ 100 µm جي ريڊيس سان هڪ مڙيل علائقو ۽ 100 µm ڊيگهه جي سڌي علائقي تي مشتمل آهي. انگن ۽ بس ويگ گائيڊ ڪور جي وچ ۾ خال جي چوٽي 200 nm جي واڌ ۾، خاص طور تي 800، 1000، ۽ 1200 nm تي. شڪل 3 (b) هر خال لاءِ ٽرانسميشن اسپيڪٽرا ڏيکاري ٿو، ظاهر ڪري ٿو ته ختم ٿيڻ جو تناسب خال جي سائيز سان تبديل ٿئي ٿو. انهن اسپيڪٽرا مان، اسان اهو طئي ڪيو آهي ته 1000 nm خال لڳ ڀڳ نازڪ ملندڙ حالتون مهيا ڪري ٿو، ڇاڪاڻ ته اهو -26 dB جي سڀ کان وڌيڪ ختم ٿيڻ واري تناسب کي ڏيکاري ٿو.
تنقيدي طور تي جوڙيل ريزونيٽر کي استعمال ڪندي، اسان لڪير ٽرانسميشن اسپيڪٽرم کي Lorentzian وکر سان فٽ ڪندي معيار جي عنصر (Q فيڪٽر) جو اندازو لڳايو، 1.1 ملين جو اندروني Q فيڪٽر حاصل ڪري، جيئن تصوير 3 (c) ۾ ڏيکاريل آهي. اسان جي ڄاڻ لاء، هي پهريون مظاهرو آهي هڪ waveguide-coupled LToI رنگ گونج ڪندڙ جو. خاص طور تي، اسان کي حاصل ڪيل ق فيڪٽر جي قيمت فائبر سان گڏ ٿيل LToI مائڪروڊسڪ گونج ڪندڙن جي ڀيٽ ۾ خاص طور تي وڌيڪ آهي [9].
نتيجو:اسان 1550 nm تي 0.28 dB/cm جي نقصان سان هڪ LToI waveguide تيار ڪيو ۽ 1.1 ملين جي هڪ رنگ گونج ڪندڙ Q فيڪٽر. حاصل ڪيل ڪارڪردگي جديد ترين گھٽ-نقصان LNoI waveguides جي مقابلي ۾ آهي. اضافي طور تي، اسان تحقيق ڪئي χ (3) غير لڪيريت جي ٺاهيل LToI waveguide جي آن-چپ غير لائنر ايپليڪيشنن لاءِ.
پوسٽ ٽائيم: نومبر-20-2024