Famintinana:Namolavola waveguide lithium tantalate miorina amin'ny insulator 1550 nm izahay miaraka amin'ny fatiantoka 0.28 dB/cm ary 1.1 tapitrisa ny kalitaon'ny resonator peratra. Nodinihina ny fampiharana ny tsy linearity χ(3) amin'ny photonics tsy lineary. Ny tombony azo avy amin'ny lithium niobate amin'ny insulator (LNoI), izay mampiseho toetra tsy lineary χ(2) sy χ(3) tsara dia tsara miaraka amin'ny fifehezan-tena optika matanjaka noho ny rafitra "insulator-on", dia nitarika fandrosoana lehibe teo amin'ny teknolojia waveguide ho an'ny modulator ultrafast sy photonics tsy lineary mitambatra [1-3]. Ankoatra ny LN, ny lithium tantalate (LT) dia nodinihina ihany koa ho fitaovana photonic tsy lineary. Raha ampitahaina amin'ny LN, ny LT dia manana tokonam-baravarana fahasimbana optika ambony kokoa ary varavarankely mangarahara optika midadasika kokoa [4, 5], na dia mitovy amin'ny an'ny LN [6, 7] aza ny masontsivana optika ao aminy, toy ny index refractive sy ny coefficients nonlinear. Noho izany, ny LToI dia miavaka ho fitaovana kandidà matanjaka iray hafa ho an'ny fampiharana fotonika tsy lineary amin'ny hery optika avo lenta. Ankoatra izany, ny LToI dia lasa fitaovana voalohany ho an'ny fitaovana sivana onjam-peo (SAW) ambonin'ny tany, azo ampiharina amin'ny teknolojia finday sy tsy misy tariby haingam-pandeha. Amin'io toe-javatra io, ny wafer LToI dia mety ho lasa fitaovana mahazatra kokoa ho an'ny fampiharana fotonika. Na izany aza, hatramin'izao, fitaovana fotonika vitsivitsy mifototra amin'ny LToI ihany no notaterina, toy ny resonator microdisk [8] sy ny mpanova dingana electro-optic [9]. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia manolotra torolàlana momba ny onjam-peo LToI ambany fatiantoka sy ny fampiharana azy amin'ny resonator peratra izahay. Fanampin'izany, dia manome ny toetra tsy lineary χ(3) an'ny torolàlana momba ny onjam-peo LToI izahay.
Hevi-dehibe:
• Manolotra wafer LToI 4-inch ka hatramin'ny 6-inch, wafer lithium tantalate manify, miaraka amin'ny hatevin'ny sosona ambony manomboka amin'ny 100 nm ka hatramin'ny 1500 nm, mampiasa teknolojia anatiny sy fomba fiasa matotra.
• SINOI: Wafers manify silikônina nitrida misy fatiantoka ambany dia ambany.
• SICOI: Substrat manify silicon carbide semi-insulating avo lenta ho an'ny circuit photonic integrated silicon carbide.
• LTOI: Mifaninana matanjaka amin'ny wafers lithium niobate manify, lithium tantalate.
• LNOI: LNOI 8-inch manohana ny famokarana faobe amin'ny vokatra lithium niobate manify amin'ny ambaratonga lehibe kokoa.
Famokarana amin'ny alalan'ny "Insulator Waveguides":Ato amin'ity fandalinana ity, nampiasa "wafers" LToI 4 santimetatra izahay. Ny sosona LT ambony dia "substrate" LT Y-cut mihodina 42° ho an'ny fitaovana SAW, izay mifamatotra mivantana amin'ny "substrate" Si misy sosona oksida mafana 3 µm matevina, mampiasa fomba fanapahana marani-tsaina. Ny Sary 1(a) dia mampiseho ny fijery ambony amin'ny "wafer" LToI, miaraka amin'ny hatevin'ny sosona LT ambony 200 nm. Nodinihinay ny haratoan'ny sosona LT ambony tamin'ny fampiasana mikroskopia hery atomika (AFM).
Sary 1.(a) Fijery ambony amin'ny wafer LToI, (b) Sary AFM amin'ny velaran'ny sosona LT ambony, (c) Sary PFM amin'ny velaran'ny sosona LT ambony, (d) Fizarana skematika amin'ny waveguide LToI, (e) Kajy ny mombamomba ny fomba TE fototra, ary (f) Sary SEM amin'ny fotony waveguide LToI alohan'ny fametrahana ny sosona SiO2. Araka ny aseho amin'ny Sary 1 (b), latsaky ny 1 nm ny harafesina amin'ny velarana, ary tsy misy tsipika fikikisana hita. Fanampin'izany, nodinihinay ny toetry ny polarization amin'ny sosona LT ambony amin'ny alàlan'ny mikroskopia piezoelectric response force (PFM), araka ny aseho amin'ny Sary 1 (c). Nohamafisinay fa ny polarization mitovy dia voatazona na dia taorian'ny dingana fametahana aza.
Amin'ny fampiasana ity substrate LToI ity, dia namboarinay toy izao ny waveguide. Voalohany, napetraka ny sosona saron-tava metaly ho an'ny etching maina manaraka ny LT. Avy eo, natao ny litografia taratra elektrôna (EB) mba hamaritana ny lamina fototra waveguide eo ambonin'ny sosona saron-tava metaly. Avy eo, nafindranay tany amin'ny sosona saron-tava metaly ny lamina fanoherana EB tamin'ny alàlan'ny etching maina. Taorian'izay, dia noforonina ny fototry ny waveguide LToI tamin'ny alàlan'ny etching plasma electron cyclotron resonance (ECR). Farany, nesorina tamin'ny alàlan'ny dingana lena ny sosona saron-tava metaly, ary napetraka ny sosona SiO2 amin'ny alàlan'ny fametrahana etona simika nohatsaraina tamin'ny plasma. Ny Sary 1 (d) dia mampiseho ny fizarana kisarisary amin'ny waveguide LToI. Ny haavon'ny fototra manontolo, ny haavon'ny takelaka, ary ny sakany fototra dia 200 nm, 100 nm, ary 1000 nm. Mariho fa mivelatra hatramin'ny 3 µm ny sakany fototra eo amin'ny sisin'ny waveguide ho an'ny fampifandraisana fibre optika.
Ny Sary 1 (e) dia mampiseho ny fizarana hamafin'ny optika kajy amin'ny fomba elektrika transverse fototra (TE) amin'ny 1550 nm. Ny Sary 1 (f) dia mampiseho ny sarin'ny mikroskopia elektrôna scanning (SEM) an'ny fotony waveguide LToI alohan'ny fametrahana ny sosona SiO2.
Toetran'ny Waveguide:Nodinihinay aloha ny toetran'ny fatiantoka lineary tamin'ny fampidirana hazavana TE-polarized avy amin'ny loharanon'ny famoahana tampoka 1550 nm nohamafisina tao amin'ny waveguide LToI izay samy hafa ny halavany. Ny fatiantoka fiparitahana dia azo avy amin'ny tehezan'ny fifandraisana misy eo amin'ny halavan'ny waveguide sy ny fandefasana amin'ny halavan'ny onja tsirairay. Ny fatiantoka fiparitahana voarefy dia 0.32, 0.28, ary 0.26 dB/cm amin'ny 1530, 1550, ary 1570 nm, araka ny aseho amin'ny Sary 2 (a). Ny waveguide LToI namboarina dia naneho fahombiazana ambany fatiantoka mitovy amin'ny waveguide LNoI maoderina [10].
Manaraka izany, dia nojerenay ny tsy firindran'ny χ(3) tamin'ny alalan'ny fiovam-po amin'ny halavan'ny onjam-peo novokarin'ny fizotran'ny fifangaroana onja efatra. Nampidirinay tao anaty waveguide mirefy 12 mm ny jiro paompy onja mitohy sy jiro famantarana amin'ny 1550.0 nm. Araka ny aseho amin'ny Sary 2 (b), nitombo ny hamafin'ny famantarana ny onjam-pahazavana phase-conjugate (idler) miaraka amin'ny fitomboan'ny hery miditra. Ny sary kely ao amin'ny Sary 2 (b) dia mampiseho ny spektrum famoahana mahazatra amin'ny fifangaroana onja efatra. Avy amin'ny fifandraisana misy eo amin'ny hery miditra sy ny fahombiazan'ny fiovam-po, dia notombananay ho eo amin'ny 11 W^-1m eo ho eo ny paramètre tsy firindran'ny (γ).
Sary 3.(a) Sary mikroskopika an'ny resonatora peratra namboarina. (b) Spektra fandefasana an'ny resonatora peratra misy masontsivana elanelana isan-karazany. (c) Spektra fandefasana voarefy sy mifanaraka amin'ny Lorentzian an'ny resonatora peratra misy elanelana 1000 nm.
Manaraka izany, dia nanamboatra resonatora peratra LToI izahay ary nanombana ny toetrany. Ny Sary 3 (a) dia mampiseho ny sarin'ny mikroskopia optika amin'ny resonatora peratra namboarina. Ny resonatora peratra dia manana endrika "lalana hazakazaka", izay ahitana faritra miolikolika misy radius 100 µm sy faritra mahitsy 100 µm ny halavany. Ny sakany elanelana eo anelanelan'ny peratra sy ny fotony waveguide bus dia miovaova amin'ny fitomboana 200 nm, indrindra amin'ny 800, 1000, ary 1200 nm. Ny Sary 3 (b) dia mampiseho ny spectra fandefasana ho an'ny elanelana tsirairay, izay manondro fa miova miaraka amin'ny haben'ny elanelana ny tahan'ny extinction. Avy amin'ireo spectra ireo, dia voafaritray fa ny elanelana 1000 nm dia manome fepetra fifandraisana tena ilaina, satria mampiseho ny tahan'ny extinction ambony indrindra -26 dB.
Nampiasa ny resonator mifamatotra mafy izahay, ary nanombana ny anton-javatra momba ny kalitao (factor Q) tamin'ny alàlan'ny fampifanarahana ny spectrum fandefasana linear amin'ny curve Lorentzian, ka nahazo anton-javatra Q anatiny 1.1 tapitrisa, araka ny aseho amin'ny Sary 3 (c). Raha ny fantatray, ity no fampisehoana voalohany ny resonator peratra LToI mifamatotra amin'ny waveguide. Tsara homarihina fa ny sandan'ny anton-javatra Q azonay dia avo kokoa noho ny an'ny resonator microdisk LToI mifamatotra amin'ny fibre [9].
Fehin-kevitra:Namolavola waveguide LToI izahay miaraka amin'ny fatiantoka 0.28 dB/cm amin'ny 1550 nm ary Q factor ring resonator 1.1 tapitrisa. Ny fahombiazana azo dia azo ampitahaina amin'ny an'ny waveguide LNoI ambany fatiantoka avo lenta. Fanampin'izany, dia nodinihinay ny tsy linearity χ(3) an'ny waveguide LToI namboarina ho an'ny fampiharana tsy linear ao anaty puce.
Fotoana fandefasana: 20 Novambra 2024