Kuputuhi:Kua whakawhanakehia e matou he 1550 nm insulator-based lithium tantalate waveguide me te ngaronga o te 0.28 dB/cm me te tauwehe kounga resonator mowhiti o 1.1 miriona. Kua akohia te whakamahinga o te χ(3) i roto i nga whakaahua kore raina. Ko nga painga o te lithium niobate i runga i te insulator (LNoI), e whakaatu ana i te pai rawa o te χ(2) me te χ(3) nga ahuatanga kore-raina me te mauhere whatu kaha na tona hanganga "insulator-on", kua nui te ahunga whakamua i roto i te hangarau arataki ngaru mo te ultrafast. modulators and integrated nonlinear photonics [1-3]. I tua atu i te LN, ko te lithium tantalate (LT) kua tirotirohia ano he rauemi whakaahua kore-rangi. Ka whakatauritea ki te LN, he teitei ake te paepae kino o te LT me te whanui whanui o te matapihi whakaata [4, 5], ahakoa he rite ki te LN [6, 7] ona tawhā whatu, penei i te taupae whakarea me te whakarea kore raina. No reira, ka tu a LToI hei rauemi kaitono kaha mo nga tono whakaahua kore raina teitei. I tua atu, kei te noho a LToI hei rauemi tuatahi mo nga taputapu tātari ngaru acoustic wave (SAW), e pa ana ki nga hangarau pūkoro me te ahokore. I roto i tenei horopaki, ka nui ake pea nga papanga angiangi LToI mo nga tono whakaahua. Heoi, tae noa ki tenei ra, he iti noa nga taputapu whakaahua i runga i te LToI kua panuitia, penei i nga resonator microdisk [8] me nga huringa waahanga hiko-optic [9]. I roto i tenei pepa, ka whakaatuhia e matou he kaiarahi ngaru LToI iti-mate me tana tono i roto i te resonator mowhiti. I tua atu, ka whakaratohia e matou nga ahuatanga χ(3) kore raina o te kaiarahi ngaru LToI.
Nga Tohu Matua:
• Te tuku 4-inihi ki te 6-inihi LToI wafers, angiangi-kiriata lithium tantalate angiangi, me te matotoru paparanga runga mai i 100 nm ki 1500 nm, te whakamahi i te hangarau o te whare me nga tukanga pakeke.
• SINOI: He angiangi-kiriata angiangi nga kirikiri nitride mate iti-iti.
• SICOI: Tino parakore ahua-waitara silicon carbide tïpako angiangi-kiriata mo silicon carbide photonic iahiko whakauru.
• LTOI: He kaiwhakataetae kaha ki te lithium niobate, nga angiangi tantalate lithium-kiriata angiangi.
• LNOI: 8-inihi LNOI e tautoko ana i te hanga papatipu o nga hua lithium niobate kiriata angiangi nui.
Hangahanga i runga i nga Arataki Ngaru Insulator:I roto i tenei rangahau, i whakamahia e matou nga angiangi LToI 4-inihi. Ko te paparanga LT o runga he tïpako 42° kua hurihia e te Y-tapahi LT mo nga taputapu SAW, e hono tika ana ki te tïpako Si me te paparanga waiariki 3 µm matotoru, e whakamahi ana i te mahi tapahi atamai. Ko te Whakaahua 1(a) e whakaatu ana i te tirohanga runga o te angiangi LToI, me te 200 nm te matotoru o te paparanga LT o runga. I aromatawaihia e matou te taratara o te mata o te paparanga o runga o te LT ma te whakamahi i te miihini kaha ngota (AFM).
Whakaahua 1.(a) Tirohanga runga o te angiangi LToI, (b) te ahua AFM o te mata o te paparanga LT o runga, (c) te ahua PFM o te mata o te paparanga LT o runga, (d) Ko te waahanga whakawhiti hoahoa o te kaiarahi ngaru LToI, (e) I tatauhia te ahua taketake o te ahua TE, me te (f) te ahua SEM o te matua arataki ngaru LToI i mua i te tuunga whakakikorua o SiO2. E whakaatu ana i te Whakaahua 1 (b), he iti iho i te 1 nm te taratara o te mata, a, karekau he raina rakuraku i kitea. I tua atu, i tirotirohia e matou te ahua o te polarization o te paparanga LT o runga ma te whakamahi i te piezoelectric response force microscopy (PFM), e whakaatuhia ana i te Whakaahua 1 (c). I whakapumautia e matou i mau tonu te polarization rite i muri i te tukanga honohono.
Ma te whakamahi i tenei taputapu LToI, i hangaia e matou te arataki ngaru penei. Tuatahi, ka whakatakotoria he paparanga kanohi whakarewa mo te tarai maroke o te LT. I muri mai, ka mahia te tuhi irahiko kurupae (EB) hei tautuhi i te tauira matua arataki ngaru i runga ake o te paparanga kanohi whakarewa. I muri mai, ka whakawhitia e matou te tauira aukati EB ki te paparanga kanohi whakarewa ma te tarai maroke. Muri iho, ka hangaia te matua o te kaiarahi ngaru LToI ma te whakamahi i te hikohiko hikohikohikohikohiko (ECR) plasma etching. Ka mutu, ka tangohia te paparanga kanohi whakarewa na roto i te tukanga maku, a ka whakatakotoria he whakakikorua SiO2 ma te whakamahi i te waipara matū matū whakaniko i te plasma. Ko te ahua 1 (d) e whakaatu ana i te waahanga whitinga o te arataki ngaru LToI. Ko te tapeke teitei matua, te teitei pereti, me te whanui matua he 200 nm, 100 nm, me te 1000 nm, ia. Kia mahara ka toro atu te whanui matua ki te 3 µm i te taha kaiarahi ngaru mo te hononga muka whatu.
Ko te Whakaahua 1 (e) e whakaatu ana i te tohatoha kaha whatu kua tatauhia o te aratau hiko whakawhiti (TE) taketake i te 1550 nm. Ko te ahua 1 (f) e whakaatu ana i te ahua o te karu irahiko matawai (SEM) o te matua arataki ngaru LToI i mua i te tuunga o te whakakikorua SiO2.
Āhuatanga Arahi Ngaru:I te tuatahi i arotakehia e matou nga ahuatanga ngaronga raina ma te whakauru i te rama-polarized TE mai i te roangaru 1550 nm i whakanuia te puna tukunga mahorahora ki roto i nga kaiarahi ngaru LToI he rereke te roa. I whiwhi te mate whakatö mai i te pikitanga o te hononga i waenga i te roangaru me te tuku i ia roangaru. Ko nga mate whakatōpū ine ine he 0.32, 0.28, me te 0.26 dB/cm i te 1530, 1550, me te 1570 nm, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 2 (a). Ko nga kaiarahi ngaru LToI hangaia i whakaatu i nga mahi iti-mate rite ki nga kaiarahi ngaru LNoI o-te-toi [10].
I muri mai, i aromatawaihia e matou te χ(3) korerangi na roto i te hurihanga roangaru i hangaia e te tukanga ranu ngaru e wha. Ka whakauruhia e matou he rama papu ngaru tonu i te 1550.0 nm me te rama tohu i te 1550.6 nm ki roto i te 12 mm te roa o te arataki ngaru. Ka rite ki te Whakaaturanga 2 (b), ka piki ake te kaha o te ngaru ngaru marama te wahanga-conjugate (idler) me te whakanui ake i te mana whakauru. Ko te whakaurunga i te Whakaahua 2 (b) e whakaatu ana i te hihinga putanga angamaheni o te ranu ngaru e wha. Mai i te hononga i waenga i te mana whakauru me te pai o te hurihanga, i whakatauhia e matou ko te tawhā-kore (γ) he tata ki te 11 W^-1m.
Whakaahua 3.(a) He whakaahua mataiti o te resonator mowhiti i hangaia. (b) Turanga tuku o te resonator mowhiti me nga tawhā mokowhiti rereke. (c) Ine me te Lorentzian-whakanohoia te tuāwhiorangi tuku o te resonator mowhiti me te aputa o te 1000 nm.
I muri mai, i hangaia e matou he resonator mowhiti LToI me te arotake i ona ahuatanga. Ko te Whakaahua 3 (a) e whakaatu ana i te ahua karu whatu o te resonator mowhiti i hangaia. Kei roto i te resonator mowhiti he whirihoranga "reihi reihi", he rohe kopikopiko me te radius 100 µm me te rohe tika 100 µm te roa. Ko te whanuitanga o te aputa i waenga i te mowhiti me te matua o te kaiarahi ngaru pahi he rereke te pikinga o te 200 nm, otira ki te 800, 1000, me te 1200 nm. Ko te Whakaahua 3 (b) e whakaatu ana i te tuwha whakawhiti mo ia mokowhiti, e tohu ana ka huri te owehenga mate ki te rahi o te aputa. Mai i enei awhiowhio, i whakatauhia e te aputa 1000 nm e whakarato ana i nga tikanga honohono tata, na te mea e whakaatu ana i te ōwehenga tino mate -26 dB.
Ma te whakamahi i te resonator tino honoa, i whakatauhia e matou te tauwehe kounga (tauwehe Q) ma te whakauru i te awhiowhio whakawhiti raina me te anau Lorentzian, ka whiwhi i te tauwehe Q o roto o te 1.1 miriona, penei i te Whakaaturanga 3 (c). Ki ta matou mohiotanga, koinei te whakaaturanga tuatahi o te kaiarahi ngaru-honohono whakakai LToI ring resonator. Ko te mea nui, ko te uara tauwehe Q i tutuki i a maatau he tino teitei ake i tera o nga resonators microdisk resonator LToI hono-muka [9].
Whakamutunga:I whakawhanakehia e matou he kaiarahi ngaru LToI me te mate o te 0.28 dB/cm i te 1550 nm me te tauwehe Q resonator mowhiti o te 1.1 miriona. He rite nga mahi i puta ki nga kaiarahi ngaru LNoI iti-mate. I tua atu, i tirotirohia e matou te χ(3) kore raina o te arataki ngaru LToI i hangaia mo nga tono raina-kore.
Te wa tuku: Noema-20-2024