Fa'amatalaga:Ua matou atina'e se ta'iala tantalate tantalate lithium e 1550 nm fa'avae insulator fa'atasi ai ma le leiloa o le 0.28 dB/cm ma le mama resonator tulaga lelei o le 1.1 miliona. O le fa'aogaina o le χ(3) le fa'aogaina i ata e le laina laina sa su'esu'eina. O le lelei o le lithium niobate i luga o le insulator (LNoI), lea e faʻaalia ai le sili ona lelei χ(2) ma le χ(3) mea e le faʻaogaina faʻatasi ma le malosi faʻapipiʻiina ona o lona fausaga "insulator-on", ua taʻitaʻia ai le alualu i luma taua i tekinolosi taʻavale mo ultrafast. modulators ma tu'ufa'atasiga nonlinear photonics [1-3]. I le faaopoopo atu i le LN, o le lithium tantalate (LT) na suʻesuʻeina foi o se mea e le faʻaogaina ata. Pe a faʻatusatusa i le LN, o le LT o loʻo i ai le maualuga o le faʻaleagaina o mea mataʻutia ma le lautele o le faʻamalama faʻamalamalama manino [4, 5], e ui lava o ona faʻamaufaʻailoga faʻapitoa, e pei o le faʻailoga faʻasolosolo ma faʻasologa e le laina, e tutusa ma LN [6, 7]. O lea la, o le LToI o lo'o tu i fafo o se isi mea fa'atauva'a malosi mo le maualuga o le mana fa'aogaina ata e le laina laina. E le gata i lea, o le LToI ua avea ma mea autu mo masini fa'amama o le galu acoustic (SAW), e fa'aoga i tekonolosi feavea'i ma uaealesi. I le tulaga lea, e mafai ona avea ma mea e masani ona fa'aoga ai ata. Ae ui i lea, e oʻo mai i le taimi nei, e naʻo ni nai masini photonic e faʻavae i luga o le LToI ua lipotia mai, e pei o microdisk resonators [8] ma electro-optic phase shifters [9]. I lenei pepa, matou te tuʻuina atu se taʻiala galu LToI maualalo ma lona faʻaogaina i totonu o se mama mama. E le gata i lea, matou te tuʻuina atu le χ(3) uiga e le laina ole LToI faʻataʻitaʻiga.
Manatu Autu:
• Tuuina atu le 4-inisi i le 6-inisi LToI wafers, ata manifinifi lithium tantalate wafers, fa'atasi ai ma le mafiafia o le pito i luga e amata mai i le 100 nm i le 1500 nm, fa'aogaina tekinolosi fa'alotoifale ma faiga fa'amatua.
• SINOI: Fa'asolo-maualalo silikoni nitride fa'amama ata manifinifi.
• SICOI: Silicon carbide silicon carbide manifinifi-film substrates mo kosi carbide photonic integrated circuits.
• LTOI: Ose tauva malosi i le lithium niobate, ata manifinifi lithium tantalate wafers.
• LNOI: 8-inisi LNOI e lagolagoina le tele o gaosiga o oloa lapopoa manifinifi-tioti lithium niobate.
Gaosi mea i luga ole Insulator Waveguides:I lenei su'esu'ega, sa matou fa'aogaina 4-inisi LToI wafers. O le pito i luga o le LT layer o se faʻatauga 42 ° liliu Y-cut LT substrate mo masini SAW, lea e faʻapipiʻi saʻo i se substrate Si ma se 3 µm mafiafia thermal oxide layer, faʻaaogaina se faiga tipi poto. Ata 1(a) o lo'o fa'aalia ai se vaaiga pito i luga ole LToI wafer, ma le pito i luga ole mafiafia ole LT e 200 nm. Na matou suʻesuʻeina le mataʻutia o le pito i luga o le LT layer e faʻaaoga ai le atomic force microscopy (AFM).
Ata 1.(a) Vaaiga pito i luga o le LToI wafer, (b) AFM ata o le pito i luga ole LT layer, (c) PFM ata o le pito i luga ole LT layer, (d) Schematic cross-section o le LToI waveguide, (e) Fa'atatau le fa'ailoga fa'avae TE, ma (f) ata SEM o le ta'iala ta'iala a le LToI a'o le'i tu'uina atu le SiO2. E pei ona fa'aalia i le Ata 1 (b), o le talatala o luga e itiiti ifo i le 1 nm, ma e leai ni laina sasa na matauina. E le gata i lea, na matou suʻesuʻeina le tulaga faʻapipiʻi o le pito i luga o le LT layer e faʻaaoga ai le piezoelectric response force microscopy (PFM), e pei ona faʻaalia i le Ata 1 (c). Na matou faʻamaonia o loʻo faʻatumauina le tuʻufaʻatasiga tutusa e tusa lava pe maeʻa le faʻaogaina o le faʻagasologa.
I le fa'aogaina o lenei mea LToI, na matou faia ai le ta'iala fa'afefe e fa'apea. Muamua, sa teuina se ufimata u'amea mo le fa'amamago mulimuli ane o le LT. Ona fai loa lea o le lithography o le eletise eletise (EB) e faʻamalamalama ai le faʻataʻitaʻiga autu o le galu i luga o le ufimata uʻamea. Na sosoo ai, na matou faʻafeiloaʻi le mamanu EB tetee i le ufimata uʻamea e ala i le faʻamago. Mulimuli ane, o le LToI waveguide core na fausia i le faʻaogaina o le eletise cyclotron resonance (ECR) plasma etching. Mulimuli ane, na aveese le ufimata uʻamea e ala i se faiga susu, ma faʻapipiʻi le SiO2 faʻapipiʻi e faʻaogaina ai le faʻaogaina o le ausa vailaʻau faʻapena plasma. Ata 1 (d) o lo'o fa'aalia ai le va'aiga fa'alava ole LToI ta'iala. Ole maualuga ole aofa'i, maualuga ole ipu, ma le lautele ole 200 nm, 100 nm, ma le 1000 nm, i le faasologa. Manatua o le lautele lautele e faʻalautele i le 3 μm i le faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga mo le faʻapipiʻiina o fibre opitika.
Ata 1 (e) o lo'o fa'aalia ai le fa'avasegaina o le fa'asoaina o le malosi fa'atatau o le fa'avae eletise (TE) i le 1550 nm. Ata 1 (f) o loʻo faʻaalia ai le faʻataʻitaʻiga o le electron microscope (SEM) ata o le LToI waveguide core aʻo leʻi tuʻuina atu le SiO2 overlayer.
Uiga ta'iala galu:Na matou iloiloina muamua uiga leiloa laina e ala i le faʻaogaina o le malamalama TE-polarized mai le 1550 nm wavelength faʻateleina faʻapogai faʻapogai faʻafuaseʻi i LToI waveguides e eseese umi. O le gau o le faʻasalalau na maua mai le faʻafefe o le sootaga i le va o le umi o le taʻiala ma le felauaiga i galu taʻitasi. O le fuaina o le gau o faʻasalalauga e 0.32, 0.28, ma le 0.26 dB/cm i le 1530, 1550, ma le 1570 nm, e pei ona faʻaalia i le Ata 2 (a). O ta'iala galu LToI na fa'aalia na fa'atusalia le fa'atinoina o fa'atinoga maualalo i ta'iala fa'aonaponei a le LNoI [10].
Na sosoo ai, na matou iloiloina le χ(3) nonlinearity e ala i le suiga o le galu na gaosia e le fa-galu faʻafefiloi faʻagasologa. Matou te tuʻuina atu se moli faʻaauau pea o pamu i le 1550.0 nm ma se moli faʻailoga i le 1550.6 nm i totonu o le 12 mm le umi o le galu. E pei ona fa'aalia i le Ata 2 (b), ua fa'atuputeleina le malosi o le fa'ailoga o le galu fa'atasi (idler) fa'atasi ma le fa'ateleina o le mana fa'aoga. O le fa'aofiina i le Ata 2 (b) o lo'o fa'aalia ai le alaleo masani o le fa'afefiloiga o galu e fa. Mai le feso'ota'iga i le va o le mana fa'aoga ma le fa'aliliuga lelei, na matou fa'atatauina le parakalafa le laina (γ) e tusa ma le 11 W^-1m.
Ata 3.(a) Ata fa'ama'i'iokope o le mama mama fau. (b) Feso'ota'iga alaleo o le mama resonator ma vaega va eseese. (c) Fua ma fa'apipi'i Lorentzian alaleo felauaiga o le mama mama ma le va o le 1000 nm.
Na sosoo ai, na matou faia se LToI ring resonator ma iloilo ona uiga. O le Ata 3 (a) o lo'o fa'aalia ai le fa'ata'ita'i fa'ata'ita'i o le mama mama. O le mama resonator o loʻo faʻaalia ai se faʻatulagaga "tracktrack", e aofia ai se itulagi piʻo ma le radius o le 100 μm ma se itulagi saʻo o le 100 μm le umi. O le lautele o le va i le va o le mama ma le taʻavale taʻavale pasi e eseese i faʻaopoopoga o le 200 nm, aemaise i le 800, 1000, ma le 1200 nm. Ata 3 (b) o lo'o fa'aalia ai le felauaiga o va'a mo va ta'itasi, e fa'ailoa mai ai e suia le fua faatatau fa'aumatia i le tele o le va. Mai nei faʻaaliga, na matou iloa ai o le 1000 nm gap e maua ai le tuʻufaʻatasiga tuʻufaʻatasiga, aua o loʻo faʻaalia ai le maualuga o le faʻaumatiaina o le -26 dB.
I le faʻaaogaina o le resonator faʻapipiʻi faʻapitoa, matou te faʻatusatusaina le tulaga lelei (Q factor) e ala i le faʻapipiʻiina o le alaleo faʻasalalau laina faʻatasi ma le Lorentzian curve, maua se Q faʻailoga i totonu ole 1.1 miliona, e pei ona faʻaalia i le Ata 3 (c). I lo matou iloa, o le fa'aaliga muamua lea o se ta'iala fa'afefeteina LToI ring resonator. Ae maise lava, o le tau Q fa'ailoga na matou ausia e sili atu le maualuga nai lo le fiber-coupled LToI microdisk resonators [9].
Fa'ai'uga:Na matou atiaʻe se taʻiala galu LToI ma le gau o le 0.28 dB / cm i le 1550 nm ma le mama resonator Q factor o le 1.1 miliona. O le fa'atinoga na maua e fa'atusalia i ta'iala fa'aola o le LNoI e maualalo le gau. E le gata i lea, na matou su'esu'eina le χ(3) e le laina ole ta'iala galu LToI na gaosia mo fa'aoga ole laina.
Taimi meli: Nov-20-2024