Achoimre:D'fhorbraíomar tonntreoir litiam tantalaite bunaithe ar inslitheoir 1550 nm le caillteanas de 0.28 dB/cm agus fachtóir cáilíochta athshondóra fáinne de 1.1 milliún. Rinneadh staidéar ar chur i bhfeidhm neamhlíneacht χ(3) i bhfótónaic neamhlíneach. Mar thoradh ar na buntáistí a bhaineann le niobáit litiam ar inslitheoir (LNoI), a léiríonn airíonna neamhlíneacha χ(2) agus χ(3) den scoth mar aon le teorannú optúil láidir mar gheall ar a struchtúr "inslitheoir-ar", tá dul chun cinn suntasach déanta i dteicneolaíocht tonntreorach do mhodhnóirí ultra-thapa agus fótónaic neamhlíneach chomhtháite [1-3]. Chomh maith le LN, rinneadh imscrúdú freisin ar tantalaite litiam (LT) mar ábhar fótónach neamhlíneach. I gcomparáid le LN, tá tairseach damáiste optúil níos airde agus fuinneog trédhearcachta optúil níos leithne ag LT [4, 5], cé go bhfuil a pharaiméadair optúla, amhail innéacs athraonta agus comhéifeachtaí neamhlíneacha, cosúil le paraiméadair LN [6, 7]. Dá bhrí sin, seasann LToI amach mar ábhar iarrthóra láidir eile d'fheidhmchláir fhótónacha neamhlíneacha ardchumhachta optúla. Thairis sin, tá LToI ag éirí ina ábhar príomhúil do ghléasanna scagaire tonnta fuaimiúla dromchla (SAW), is infheidhme i dteicneolaíochtaí soghluaiste agus gan sreang ardluais. Sa chomhthéacs seo, d'fhéadfadh sliseáin LToI a bheith ina n-ábhair níos coitianta d'fheidhmchláir fhótónacha. Mar sin féin, go dtí seo, níor tuairiscíodh ach cúpla gléas fótónach bunaithe ar LToI, amhail athshonadóirí micridhiosca [8] agus aistritheoirí céime leictrea-optúla [9]. Sa pháipéar seo, cuirimid treoirthonn LToI ísealchaillteanais agus a fheidhm i athshonadóir fáinne i láthair. Ina theannta sin, soláthraímid tréithe neamhlíneacha χ(3) an treoirthonn LToI.
Príomhphointí:
• Ag tairiscint vaiféir LToI 4 orlach go 6 orlach, vaiféir tantaláit litiam scannáin tanaí, le tiús an tsraith uachtaraigh idir 100 nm agus 1500 nm, ag baint úsáide as teicneolaíocht intíre agus próisis aibí.
• SINOI: Sliseáin tanaí níotráite sileacain le caillteanas thar a bheith íseal.
• SICOI: Foshraitheanna tanaí scannáin leath-inslithe ardíonachta déanta as cairbíd sileacain le haghaidh ciorcaid chomhtháite fótónacha cairbíd sileacain.
• LTOI: Iomaitheoir láidir do niobáit litiam, sliseáin tantaláit litiam scannáin tanaí.
• LNOI: LNOI 8 n-orlach a thacaíonn le táirgeadh mais táirgí niobáit litiam scannáin tanaí ar scála níos mó.
Déantúsaíocht ar Threoraithe Tonnta Inslitheora:Sa staidéar seo, bhain muid úsáid as vaiféir LToI 4-orlach. Is foshraith LT tráchtála rothlaithe 42° le haghaidh gléasanna SAW an ciseal LT barr, atá nasctha go díreach le foshraith Si le ciseal ocsaíde teirmeach 3 µm ar tiús, ag baint úsáide as próiseas gearrtha cliste. Taispeánann Fíor 1(a) radharc barr den vaiféir LToI, le tiús ciseal LT barr de 200 nm. Rinneamar measúnú ar gharbhacht dhromchla an chiseal LT barr ag baint úsáide as micreascópacht fórsa adamhach (AFM).
Fíor 1.(a) Radharc barr den sceallóg LToI, (b) Íomhá AFM de dhromchla an tsraith LT uachtarach, (c) Íomhá PFM de dhromchla an tsraith LT uachtarach, (d) Trasghearradh scéimeach den treoirthonn LToI, (e) Próifíl mhodh bunúsach TE ríofa, agus (f) Íomhá SEM de chroílár an treoirthonn LToI roimh thaisceadh forshraith SiO2. Mar a thaispeántar i bhFíor 1 (b), tá an garbh-dhromchla níos lú ná 1 nm, agus níor breathnaíodh aon línte scríobtha. Ina theannta sin, rinneamar scrúdú ar staid pholairithe an tsraith LT uachtarach ag baint úsáide as micreascópacht fórsa freagartha piezoelectric (PFM), mar a léirítear i bhFíor 1 (c). Dheimhnigh muid gur coinníodh polairiú aonfhoirmeach fiú tar éis an phróisis nasctha.
Ag baint úsáide as an tsubstráit LToI seo, rinneamar an treoirthonn mar seo a leanas. Ar dtús, taisceadh ciseal masc miotail le haghaidh eitseáil thirim an LT ina dhiaidh sin. Ansin, rinneadh litagrafaíocht bhíoma leictreon (EB) chun patrún chroí an treoirthonn a shainiú ar bharr an chiseal masc miotail. Ansin, aistrigh muid patrún friotaíochta EB chuig an gciseal masc miotail trí eitseáil thirim. Ina dhiaidh sin, cruthaíodh croí an treoirthonn LToI ag baint úsáide as eitseáil plasma athshondais cichlotrón leictreon (ECR). Ar deireadh, baineadh an ciseal masc miotail trí phróiseas fliuch, agus taisceadh forshraith SiO2 ag baint úsáide as taisceadh gaile ceimiceach feabhsaithe plasma. Taispeánann Fíor 1 (d) an trasghearradh scéimeach den treoirthonn LToI. Is iad 200 nm, 100 nm, agus 1000 nm, faoi seach, airde iomlán an chroí, airde an phláta, agus leithead an chroí. Tabhair faoi deara go leathnaíonn leithead an chroí go 3 µm ag imeall an treoirthonn le haghaidh cúplála snáithíní optúla.
Taispeánann Fíor 1 (e) an dáileadh déine optúil ríofa den mhodh leictreach trasnach bunúsach (TE) ag 1550 nm. Taispeánann Fíor 1 (f) íomhá an mhicreascóip leictreon scanála (SEM) de chroílár threoraí tonn LToI roimh thaisceadh an fhorshraithe SiO2.
Saintréithe an treoraí tonnta:Ar dtús, rinneamar meastóireacht ar shaintréithe an chaillteanais líneach trí sholas TE-pholaraithe ó fhoinse astaíochta spontáineach aimplithe tonnfhaid 1550 nm a ionchur i dtreoracha tonnfhaid LToI de fhaid éagsúla. Fuarthas an caillteanas iomadúcháin ó fhána an chaidrimh idir fad an threoraí tonnfhaid agus an tarchur ag gach tonnfhad. Ba iad na caillteanais iomadúcháin tomhaiste 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 treoracha tonnfhaid LToI monaraithe feidhmíocht ísealchaillteanais inchomparáide le treoracha tonnfhaid LNoI den scoth [10].
Ansin, rinneamar measúnú ar neamhlíneacht χ(3) tríd an gcomhshó tonnfhaid a ghintear le próiseas meascáin ceithre thonnta. Chuireamar solas caidéil tonn leanúnach ag 1550.0 nm agus solas comhartha ag 1550.6 nm isteach i dtreoirthonn 12 mm ar fhad. Mar a thaispeántar i bhFíor 2 (b), mhéadaigh déine chomhartha tonn solais céim-chomhchuingeach (díomhaoin) de réir mar a mhéadaigh an chumhacht ionchuir. Taispeánann an t-ionchur i bhFíor 2 (b) an speictream aschuir tipiciúil den mheascadh ceithre thonnta. 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 monaraithe. (b) Speictrim tarchuir an athshonadóra fáinne le paraiméadair bhearna éagsúla. (c) Speictream tarchuir tomhaiste agus feistithe de réir Lorentzian an athshonadóra fáinne le bearna de 1000 nm.
Ansin, rinneamar athshondóir fáinne LToI agus rinneamar meastóireacht ar a shaintréithe. Taispeánann Fíor 3 (a) íomhá micreascóp optúil an athshondóra fáinne monaraithe. Tá cumraíocht "ráschúrsa" ag an athshondóir fáinne, ina bhfuil réigiún cuartha le ga 100 µm agus réigiún díreach 100 µm ar fhad. Athraíonn leithead na bearna idir an fáinne agus croílár threoraí tonnta an bhus i méaduithe de 200 nm, go sonrach ag 800, 1000, agus 1200 nm. Taispeánann Fíor 3 (b) na speictrim tarchuir do gach bearna, rud a léiríonn go n-athraíonn an cóimheas múchta le méid na bearna. Ó na speictrim seo, chinneamar go soláthraíonn an bhearna 1000 nm coinníollacha cúplála beagnach criticiúla, toisc go léiríonn sé an cóimheas múchta is airde de -26 dB.
Agus an athshondóir cúpláilte go criticiúil á úsáid againn, mheasamar an fachtóir cáilíochta (fachtóir Q) tríd an speictream tarchuir líneach a fheistiú le cuar Lorentzian, ag fáil fachtóir Q inmheánach de 1.1 milliún, mar a thaispeántar i bhFíor 3 (c). Chomh fada agus is eol dúinn, is é seo an chéad taispeántas ar athshondóir fáinne LToI cúpláilte le treoirthonnta. Is suntasach go bhfuil an luach fachtóra Q a baineadh amach againn i bhfad níos airde ná luach athshondóirí micridhiosca LToI cúpláilte le snáithíní [9].
Conclúid:D'fhorbraíomar treoirthonn LToI le caillteanas de 0.28 dB/cm ag 1550 nm agus fachtóir Q athshondóra fáinne de 1.1 milliún. Tá an fheidhmíocht a fuarthas inchomparáide le feidhmíocht threorthonn LNoI ísealchaillteanais den scoth. Ina theannta sin, rinneamar imscrúdú ar neamhlíneacht χ(3) an treorthonn LToI monaraithe le haghaidh feidhmchlár neamhlíneacha ar sliseanna.
Am an phoist: 20 Samhain, 2024