Coimriú:Tá tonn-treoir tantalate litiam 1550 nm bunaithe ar inslitheoir forbartha againn le caillteanas 0.28 dB/cm agus fachtóir cáilíochta athshondóra fáinne de 1.1 milliún. Tá staidéar déanta ar chur i bhfeidhm neamhlíneachta χ(3) i bhfótóinic neamhlíneach. Mar gheall ar na buntáistí a bhaineann le litiam niobate ar inslitheoir (LNoI), a thaispeánann airíonna neamhlíneacha den scoth χ(2) agus χ(3) chomh maith le srianadh optúil láidir mar gheall ar a struchtúr "inslitheoir-ar", tá dul chun cinn suntasach i dteicneolaíocht tonntreoraithe do ultrafast. modhnóirí agus fótóinic neamhlíne chomhtháite [1-3]. Chomh maith le LN, tá tantalate litiam (LT) imscrúdú freisin mar ábhar fótónach neamhlíneach. I gcomparáid le LN, tá tairseach damáiste optúil níos airde ag LT agus fuinneog trédhearcachta optúla níos leithne [4, 5], cé go bhfuil a paraiméadair optúla, mar innéacs athraonta agus comhéifeachtaí neamhlíneacha, cosúil le cinn LN [6, 7]. Mar sin, seasann LToI amach mar ábhar iarrthóra láidir eile d’fheidhmchláir fhótónacha neamhlíneacha ardchumhachta optúla. Ina theannta sin, tá LToI ag éirí mar phríomhábhar le haghaidh feistí scagaire tonnta fuaimiúla dromchla (SAW), is infheidhme i dteicneolaíochtaí soghluaiste agus gan sreang ardluais. Sa chomhthéacs seo, d'fhéadfadh go mbeadh sliseoga LToI ina n-ábhar níos coitianta le haghaidh feidhmeanna fótóinice. Mar sin féin, go dtí seo, níor tuairiscíodh ach cúpla feiste fótónach atá bunaithe ar LToI, amhail athshonadóirí micreadiosca [8] agus aistrithe céime leictrea-optacha [9]. Sa pháipéar seo, cuirimid treoir thonn LToI íseal-chaillteanas i láthair agus a chur i bhfeidhm i athshonadóir fáinne. Ina theannta sin, a chuirimid ar fáil ar an χ(3) saintréithe nonlinear an waveguide LToI.
Príomhphointí:
• Ag tairiscint sliseog LToI 4-orlach go 6-orlach, sliseog tantalate litiam tanaí-scannán, le tiús ciseal barr ó 100 nm go 1500 nm, ag baint úsáide as teicneolaíocht baile agus próisis aibí.
• SINOI: sliseog scannán tanaí nítríde sileacain caillteanas ultra-íseal.
• SICOI: Foshraitheanna scannáin tanaí chomhdhúile sileacain leath-inslithe ard-íonachta le haghaidh ciorcaid chomhtháite fhótónacha chomhdhúile sileacain.
• LTOI: Iomaitheoir láidir do litiam niobate, sliseog tantalate litiam scannán tanaí.
• LNOI: LNOI 8 n-orlach ag tacú le táirgeadh mais táirgí niobáit litiam scannáin tanaí ar scála níos mó.
Déantúsaíocht ar Inslitheoirí Waveguides:Sa staidéar seo, d'úsáideamar sliseog LToI 4-orlach. Is substráit tráchtála gearrtha Y-gearrtha 42 ° é an ciseal barr LT le haghaidh feistí SAW, atá nasctha go díreach le substráit Si le ciseal ocsaíd teirmeach 3 µm tiubh, ag baint úsáide as próiseas gearrtha cliste. I bhFíor 1(a) taispeántar radharc barr ar an sliseog LToI, le tiús ciseal LT barr 200 nm. Rinneamar measúnú ar gharbh an dromchla den chiseal LT barr ag baint úsáide as micreascópacht fórsa adamhach (AFM).
Fíor 1 .(a) Radharc barr ar an sliseog LToI, (b) íomhá AFM de dhromchla an chiseal LT barr, (c) íomhá PFM de dhromchla an chiseal LT barr, (d) Trasghearradh scéimreach den treoir thonn LToI, (e) Bunphróifíl mód TE ríofa, agus (f) íomhá SEM de chroí-treoir tonntreoraithe LToI roimh thaisceadh forleagain SiO2. Mar a thaispeántar i bhFíor 1 (b), tá garbh an dromchla níos lú ná 1 nm, agus níor breathnaíodh aon línte scratch. Ina theannta sin, rinneamar scrúdú ar staid polaraithe an chiseal LT barr ag baint úsáide as micreascópacht fórsa freagartha piezoelectric (PFM), mar a léirítear i bhFíor 1 (c). Dhearbhaíomar go gcoimeádtar polarú aonfhoirmeach fiú tar éis an phróisis nascáil.
Ag baint úsáide as an tsubstráit LToI seo, rinneamar an treoir tonn mar seo a leanas. Ar dtús, taisceadh ciseal masc miotail le haghaidh eitseáil thirim an LT ina dhiaidh sin. Ansin, rinneadh liteagrafaíocht bhíoma leictreon (EB) chun an patrún croí waveguide a shainiú ar bharr an chiseal masc miotail. Ansin, d'aistrigh muid an patrún EB resist go dtí an ciseal masc miotail trí eitseáil tirim. Ina dhiaidh sin, foirmíodh croítreoraithe tonn LToI ag baint úsáide as eitseáil plasma athshondais leictreon-chiclitron (ECR). Ar deireadh, baineadh an ciseal masc miotail trí phróiseas fliuch, agus taisceadh forchiseal SiO2 ag baint úsáide as taisceadh gaile ceimiceach feabhsaithe plasma. I bhFíor 1 (d) taispeántar an trasghearradh scéimreach den tonnthreoir LToI. Is é an croí-airde iomlán, airde pláta, agus leithead an chroí ná 200 nm, 100 nm, agus 1000 nm, faoi seach. Tabhair faoi deara go leathnaíonn an croíleithead go 3 µm ag an imeall tonntreoraithe le haghaidh cúplála snáithíní optúla.
I bhFíor 1 (e) taispeántar dáileadh déine optúil ríofa an mhodha thrasnaigh bhunúsach leictreach (TE) ag 1550 nm. I bhFíor 1 (f) taispeántar íomhá scanadh micreascóp leictreon (SEM) de chroí-treoraithe tonn LToI roimh sil-leagan den fhorchiseal SiO2.
Tréithe Waveguide:Rinneamar measúnú ar shaintréithe an chaillteanais líneach ar dtús trí solas TE-polaraithe a ionchur ó fhoinse astaithe spontáineach aimplithe le tonnfhad 1550 nm isteach i dtreoirlínte LToI d'fhaid éagsúla. Fuarthas an caillteanas iomadaithe ó fhána an chaidrimh idir fad tonntreoraithe agus tarchur ag gach tonnfhad. Ba iad na caillteanais iomadaithe tomhaiste ná 0.32, 0.28, agus 0.26 dB/cm ag 1530, 1550, agus 1570 nm, faoi seach, mar a thaispeántar i bhFíor 2 (a). Léirigh na tonntreoraithe déanta LToI feidhmíocht ísealchaillteanais inchomparáide leis na tonntreoraithe LNoI úrscothacha [10].
Next, rinneamar measúnú ar an nonlinearity χ (3) tríd an chomhshó tonnfhad a ghintear trí phróiseas mheascadh ceithre-tonn. Ionchuirimid solas caidéil tonn leanúnach ag 1550.0 nm agus solas comhartha ag 1550.6 nm isteach i dtreoir tonn 12 mm ar fad. Mar a thaispeántar i bhFíor 2 (b), tháinig méadú ar dhéine comhartha tonn solais chéim-chomhchuingeach (idler) le méadú ar chumhacht ionchuir. Taispeánann an inset i bhFíor 2 (b) speictream aschuir tipiciúil an mheascadh ceithre-tonn. Ón ngaol idir cumhacht ionchuir agus éifeachtúlacht chomhshó, mheasamar go raibh an paraiméadar neamhlíneach (γ) thart ar 11 W ^ -1m.
Fíor 3 .(a) Íomhá micreascóp den athshonadóir fáinne déanta. (b) Speictream tarchurtha an athshondóra fáinne le paraiméadair bearna éagsúla. (c) Speictream tarchuir tomhaiste agus feistithe Lorentzian den athshonadóir fáinne a bhfuil bearna 1000 nm aige.
Ansin, rinneamar athshonadóir fáinne LToI agus rinneamar measúnú ar a shaintréithe. I bhFíor 3 (a) taispeántar íomhá an mhicreascóp optúil den athshonadóir fáinne déanta. Tá cumraíocht "rian rása" ag an athshonadóir fáinne, arb é atá ann réigiún cuartha a bhfuil ga 100 µm aige agus réigiún díreach 100 µm ar fad. Athraíonn leithead an bhearna idir an fáinne agus an croí tonntreoraithe bus in incrimintí de 200 nm, go sonrach ag 800, 1000, agus 1200 nm. Taispeánann Fíor 3 (b) an speictream tarchuir do gach bearna, rud a léiríonn go n-athraíonn an cóimheas díothaithe de réir mhéid na bearna. Ó na speictrim seo, chinneamar go soláthraíonn an bhearna 1000 nm coinníollacha cúplála beagnach ríthábhachtacha, toisc go léiríonn sé an cóimheas díothaithe is airde de -26 dB.
Ag baint úsáide as an athshonator criticiúil cúpláilte, rinneamar meastachán ar an bhfachtóir cáilíochta (fachtóir Q) tríd an speictream tarchurtha líneach a fheistiú le cuar Lorentzian, ag fáil fachtóir Q inmheánach de 1.1 milliún, mar a thaispeántar i bhFíor 3 (c). Go bhfios dúinn, is é seo an chéad léiriú ar athshonadóir fáinne LToI atá cúpláilte le tonnthreoir. Go háirithe, tá an luach fachtóir Q a bhaineamar amach i bhfad níos airde ná luach athshonadóirí micreadiosca LToI atá cúpláilte le snáithín [9].
Conclúid:D’fhorbraíomar treoraí tonn LToI le caillteanas 0.28 dB/cm ag 1550 nm agus fachtóir athshondóra fáinne Q de 1.1 milliún. Tá an fheidhmíocht a fhaightear inchomparáide le feidhmíocht tonntreoraithe LNoI le caillteanas íseal den scoth. Ina theannta sin, rinneamar imscrúdú ar neamhlíneacht χ(3) an tonnthreoir LToI mhonaraithe d'fheidhmchláir neamhlíneacha ar sliseanna.
Am postála: Samhain-20-2024