4 ιντσών 6 ιντσών πλακίδας τανταλάτη λιθίου PIC-- Lithium τανταλάτη κυματοδηγός σε χαμηλή απώλεια μονωτή για μη γραμμική φωτονική σε τσιπ
Ανάληψη: Έχουμε αναπτύξει έναν κυματοδηγό τανταλατικού λιθίου σε μονωτή 1550 nm με απώλεια 0,28 dB/cm και συντελεστή ποιότητας τροειδούς συντονιστή 1,1 εκατομμυρίων.Μελετείται η εφαρμογή της χ(3) μη γραμμικότητας στην μη γραμμική φωτονική.
1- Να σας συστήσω.
Waveguide technology based on lithium niobate insulators (LNoI) has made great progress in the field of ultra-high speed modulators and on-chip nonlinear photonics due to their favorable χ(2) and χ(3) nonlinear properties and the strong optical limiting effect generated by the "on-insulator" structure [1-3]Εκτός από το LN, το τανταλάτη λιθίου (LT) έχει επίσης μελετηθεί ως μη γραμμικό φωτονικό υλικό.Το LT έχει υψηλότερο όριο οπτικής βλάβης και μεγαλύτερο οπτικά διαφανές παράθυρο [4]., 5], αν και οι οπτικές του παραμέτρους είναι παρόμοιες με εκείνες του LN, όπως ο δείκτης διάθλασης και ο μη γραμμικός συντελεστής [6,7].Το LToI είναι επομένως ένα άλλο ισχυρό υποψήφιο υλικό για εφαρμογές μη γραμμικής φωτονικής υψηλής οπτικής ισχύοςΕπιπλέον, το LToI αναδεικνύεται ως σημαντικό υλικό για τα τμήματα φίλτρου επιφανειακών ακουστικών κυμάτων (SAW) για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας κινητής και ασύρματης επικοινωνίας.Τα τσιπ LToI μπορεί να γίνουν ένα πιο κοινό υλικό για φωτονικές εφαρμογέςΩστόσο, έχουν αναφερθεί μέχρι σήμερα μόνο λίγες φωτονικές συσκευές που βασίζονται σε LTOI, όπως αντηχούντες μικροδίστων [8] και ηλεκτρο-οπτικούς μετατροπείς φάσης [9].Εισάγουμε έναν κυματοδηγό χαμηλής απώλειας LToI και την εφαρμογή του σε κυκλικούς αντηχείςΕπιπλέον, παρέχεται η χ(3) μη γραμμικότητα του κυματοδηγού LToI.
Ειδικότερα
Προμηθεύστε 4 "-6"ΔΕΔΑυφάσματα, υφάσματα τανταλικού λιθίου, πάχος 100-1500 nm, εγχώρια τεχνολογία, ώριμη διαδικασία
Άλλα προϊόντα
ΔΕΔΑΟ ισχυρότερος ανταγωνιστής του νιοβατικού λιθίου, οι λεπτές πλάκες του τανταλατικού λιθίου
ΓνωρίζωΤο 8 ιντσών LNOI υποστηρίζει τη μαζική παραγωγή λεπτών ταινιών νιοβατικού λιθίου σε μεγαλύτερη κλίμακα.
Κατασκευή σε κυματοδείκτες μονωτών
Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήσαμε πλακίδια LTOI 4 ιντσών.Το επάνω στρώμα LT είναι ένα εμπορικό 42° περιστρεφόμενο υποστρώμα LT Y-cut για συσκευές SAW που συνδέεται άμεσα με ένα υπόστρωμα Si με ένα στρώμα θερμικού οξειδίου πάχους 3 μm και εκτελεί μια έξυπνη διαδικασία κοπήςΤο σχήμα 1 (α) δείχνει την κορυφή της πλάκας LToI, όπου το ανώτερο στρώμα LT έχει πάχος 200 nm. Εκτιμήσαμε την τραχύτητα της επιφάνειας του ανώτερου στρώματος LT χρησιμοποιώντας μικροσκόπηση ατομικής δύναμης (AFM).
Σχήμα 1. (α) εικόνα από την κορυφή της πλάκας LToI, (β) εικόνα AFM της επιφάνειας του άνω στρώματος LT, (γ) εικόνα PFM της επιφάνειας του άνω στρώματος LT, (δ) σχηματική διατομή του κυματοδηγού LToI,ε) Υπολογισμένος περίγραμμα της βασικής λειτουργίας TE, και (στ) εικόνα SEM του πυρήνα κυματοδηγού LToI πριν από την εναπόθεση της επικάλυψης SiO2.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 1 (β), η τραχύτητα της επιφάνειας είναι μικρότερη από 1 nm και δεν παρατηρούνται γρατζουνιές.Εξετάσαμε την πόλωση του άνω στρώματος LT χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο δύναμης πιεζοηλεκτρικής απόκρισης (PFM)Ακόμη και μετά τη διαδικασία σύνδεσης, επιβεβαιώσαμε ότι διατηρήθηκε ομοιόμορφη πόλωση.
ΧρησιμοποιώνταςΔΕΔΑΠρώτα, τοποθετούμε ένα στρώμα μεταλλικής μάσκας για την επακόλουθη ξηρή χαραγή LT.Στη συνέχεια, εκτελείται ηλεκτρονική ακτίνα (EB) λιθογραφία για να καθορίσει το μοτίβο κύματος πυρήνα πάνω από το στρώμα μεταλλικής μάσκαςΣτη συνέχεια, μεταφέραμε το πρότυπο αντίστασης EB στο στρώμα της μεταλλικής μάσκας με ξηρή χαρακτική.Απομακρύναμε το στρώμα της μεταλλικής μάσκας με μια υγρή διαδικασία και αποθέσαμε το στρώμα κάλυψης SiO2 με πλασματική βελτιωμένη χημική εναπόθεση ατμώνΤο σχήμα 1 (δ) δείχνει τη σχεδιακή διατομή του κυματοδηγού LToI. Το συνολικό ύψος πυρήνα, το ύψος πλάκας και το πλάτος πυρήνα είναι 200, 100 και 1000 nm αντίστοιχα.Σημειώστε ότι για να διευκολυνθεί η σύνδεση ινώνΤο σχήμα 1 (ε) δείχνει την υπολογιζόμενη κατανομή της έντασης του φωτεινού κύματος για τη βασική διατομή ηλεκτρικού πεδίου (TE) στη 1550 nm.Το σχήμα 1 στοιχείο στ) δείχνει μια εικόνα με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) του πυρήνα κυματοδηγού LToI πριν από την κατάθεση της επικάλυψης SiO2.
Χαρακτηριστικό κύματος
Πρώτα, αξιολογούμε τις ιδιότητες γραμμικής απώλειας τροφοδοτώντας το TE πόλικο φως από μια ενισχυμένη αυτοεκπέμπουσα πηγή φωτός στα 1550 nm σε κυματοδείκτες LToI με διαφορετικά μήκη.Η απώλεια διάδοσης λαμβάνεται από την κλίση της σχέσης μεταξύ του μήκους του κυματοδηγού και της διαπερατότητας κάθε μήκους κύματοςΟι μετρούμενες απώλειες εξάπλωσης είναι 0.32, 0,28 και 0,26 dB/cm σε 1530, 1550 και 1570 nm, αντίστοιχα, όπως φαίνεται στο σχήμα 2 στοιχείο α).Οι κατασκευασμένοι κυματοδηγοί LToI παρουσιάζουν σχετικά χαμηλή απόδοση απώλειας παρόμοια με τους πιο προηγμένους κυματοδηγούς LNOI [10].
Στη συνέχεια αξιολογούμε χ(3) μη γραμμικότητα μέσω της μετατροπής μήκους κύματος που παράγεται από τη διαδικασία ανάμειξης τεσσάρων κυμάτων.
Τροφοδοτήσαμε ένα 1550,0 nm συνεχές κύμα αντλία φωτεινό κύμα και ένα 1550,6 nm σήμα φωτεινό κύμα σε ένα 12 mm μήκος κυματοδηγός.η ένταση του σήματος φωτεινών κυμάτων συνδυασμένης φάσης αυξάνεται με την αύξηση της ισχύος εισόδουΗ εικόνα στο σχήμα 2 (β) δείχνει ένα τυπικό φάσμα εξόδου για τη μείξη τεσσάρων κυμάτων.μπορούμε να εκτιμήσουμε ότι η μη γραμμική παράμετρος (γ) να είναι περίπου 11 W-1m
Σχήμα 3. (α) Μικροσκοπική εικόνα του κατασκευασμένου κυκλικού αντηχούντη. (β) Φόρος μετάδοσης ενός κυκλικού αντηχούντη με διάφορες παραμέτρους διαχωρισμού.(γ) Μετρήσεις ενός κυκλικού συντονιστή με κενό 1000 nm και φορτισμένα φάσματα μετάδοσης Lorentzian
Εφαρμόζεται σε κυκλικούς αντηχείς
Στη συνέχεια, κατασκευάσαμε ένα κύκλωμα LTOI και αξιολογήσαμε τα χαρακτηριστικά του.Ο κυκλικός συντονιστής έχει διαμόρφωση "διάδρομου" που αποτελείται από καμπυλωμένη περιοχή με ακτίνα 100 μm και ευθεία περιοχή με μήκος 100 μmΤο πλάτος του διαχωρισμού μεταξύ του δακτυλίου και του πυρήνα κυματοδρομικού λεωφορείου ποικίλλει σε διαστήματα 200 nm, δηλαδή 800, 1000 και 1200 nm. Το σχήμα 3 (β) δείχνει το φάσμα μετάδοσης για κάθε διαχωρισμό,δείχνοντας ότι ο λόγος εξαφάνισης ποικίλλει με το κενόΑπό αυτά τα φάσματα, προσδιορίσαμε ότι το κενό 1000 nm παρέχει σχεδόν κρίσιμες συνθήκες ζεύξης, καθώς έχει μέγιστη αναλογία εξαφάνισης -26 dB.Υπολογίζουμε τον συντελεστή ποιότητας (Q συντελεστή) προσαρμόζοντας το γραμμικό φάσμα μετάδοσης μέσω LorentzianΤο φαινόμενο είναι ότι η διαφορά μεταξύ των τιμών της αλυσίδας και του τιμολογίου της αλυσίδας μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την τιμή της αλυσίδας, αλλά η διαφορά μεταξύ των τιμολογίων της αλυσίδας και της αλυσίδας δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη.η τιμή του Q-factor που αποκτήσαμε είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του αντηχούντος μικροδίκου LToI συνδεδεμένου με ίνες [9]
Συμπεράσματα
Έχουμε αναπτύξει έναν κυματοδηγό LTOI με απώλεια 0,28 dB/cm σε 1550 nm και μια τιμή Q κύκλου συντονιστή 1,1 εκατομμυρίων.
Η απόδοση που επιτυγχάνεται είναι συγκρίσιμη με εκείνη των πιο προηγμένων κυματοδηγών χαμηλής απώλειας LNoI.Η χ(3) μη γραμμικότητα των κατασκευασμένων κυματοδηγών LTOI σε μη γραμμικές εφαρμογές στο τσιπ μελετείται επίσης..
* Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας για τυχόν ανησυχίες σχετικά με τα πνευματικά δικαιώματα, και θα τα αντιμετωπίσουμε αμέσως.
