4 inç 6 inç lityum tantalate wafer PIC-- Çip üzerinde doğrusal olmayan fotonik için düşük kayıp izolatörü üzerinde lityum tantalate dalga kılavuzu
Özet: 1550 nm yalıtıcıda 0.28 dB/cm kaybı ve 1.1 milyon toroidal rezonator kalite faktörü ile bir lityum tantalate dalga kılavuzu geliştirdik.χ(3) doğrusal olmayan fotoniklerde doğrusal olmayanın uygulanması incelenir..
1Tanıtım.
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]LN'ye ek olarak, lityum tantalate (LT) de doğrusal olmayan bir fotonik malzeme olarak incelenmiştir.LT, daha yüksek bir optik hasar eşiğine ve daha geniş bir optik olarak şeffaf pencereye sahiptir [4]., 5], ancak kırılma göstergesi ve doğrusal olmayan katsayısı gibi optik parametreleri LN'ye benzer [6,7].Bu nedenle LToI, yüksek optik güçlü doğrusal olmayan fotonik uygulamaları için başka güçlü bir malzeme adayıdır.Ek olarak, LToI, yüksek hızlı mobil ve kablosuz uygulamalar için yüzey akustik dalga (SAW) filtre parçaları için önemli bir malzeme olarak ortaya çıkıyor.LToI çipleri fotonik uygulamalar için daha yaygın bir malzeme olabilirBununla birlikte, bugüne kadar mikro disk rezonatörleri [8] ve elektro-optik faz değiştiricileri [9] gibi sadece birkaç LTOI tabanlı fotonik cihaz rapor edilmiştir.Düşük kayıplı bir LToI dalga kılavuzu ve halka rezonatorlarında uygulanmasını tanıttık.Ek olarak, LToI dalga kılavuzunun χ(3) doğrusal olmaması sağlanmıştır.
Önemli Noktalar
4 "-6" sağlayın.LTOIwafer, ince film lityum tantalate wafer, üst kalınlığı 100nm-1500nm, yerli teknoloji, olgun süreç
Diğer ürünler;
LTOILityum niobatin en güçlü rakibi, ince filmli lityum tantalate plakaları.
Bilmiyorum.8 inçlik LNOI, daha büyük ölçekte lityum niobat ince filmlerinin seri üretimini destekler.
LT yalıtıcı dalga kılavuzlarında üretim
Bu çalışmada 4 inçlik LTOI levhalar kullandık.Üst LT tabakası, SAW cihazları için ticari bir 42 ° döner Y kesimi LT substratıdır ve doğrudan 3 μm kalınlığında bir termal oksit tabakası ile bir Si substratına bağlanır ve akıllı bir kesim süreci gerçekleştirir.Şekil 1 (a) LToI levhasının üst görünümünü gösterir, burada üst LT katmanının kalınlığı 200 nm'dir. Atomik kuvvet mikroskopu (AFM) kullanarak üst LT katmanın yüzey kabalığını değerlendirdik.
Şekil 1. (a) LToI levhasının üst görünümü, (b) üst LT katman yüzeyinin AFM görüntüsü, (c) üst LT katman yüzeyinin PFM görüntüsü, (d) LToI dalga kılavuzunun şematik çapraz kesimi,(e) Temel TE modunun hesaplanan taslağı, ve (f) SiO2 kaplama çöküşünden önce LToI dalga kılavuzu çekirdeğinin SEM görüntüsü.
Şekil 1 (b) 'de gösterildiği gibi, yüzey kabalığı 1 nm'den azdır ve hiçbir çizik çizgisi görülmez.Üst LT katmanının kutuplaşmasını piyezoelektrik tepki kuvveti mikroskopu (PFM) kullanarak inceledik.1 (c) şeklinde gösterildiği gibi, bağlanma işleminden sonra bile, tekdüze kutuplaşmanın korunduğunu doğruladık.
KullanımıLTOIÖnce LT kuru kazım için metal bir maske katmanı depolarız.Daha sonra metal maske katmanının üzerinde dalga kılavuzu çekirdek desenini tanımlamak için elektron ışını (EB) litografisi gerçekleştiririzDaha sonra EB direnç kalıbını kuru kazımla metal maske katmanına aktarırız.Metal maske katmanını ıslak bir işlemle çıkardık ve SiO2 kaplama katmanını plazma geliştirilmiş kimyasal buhar çöküntüsü ile depoladık.Şekil 1 (d) LToI dalga kılavuzunun şematik kesimini gösterir. Toplam çekirdek yüksekliği, plaka yüksekliği ve çekirdek genişliği sırasıyla 200, 100 ve 1000 nm'dir.Fiber bağlantısını kolaylaştırmak için, çekirdek genişliği dalga kılavuzu kenarında 3 μm'ye kadar uzatılır. Şekil 1 (e) 1550 nm'de temel çapraz elektrik alanı (TE) modu için ışık dalgası yoğunluğunun hesaplanan dağılımını gösterir.Şekil 1 (f), SiO2 kaplamasının depolanmasından önce LToI dalga kılavuzu çekirdeğinin tarama elektron mikroskobu (SEM) görüntüsünü gösterir..
Dalga yönü özelliği
İlk olarak, 1550 nm'de güçlendirilmiş kendiliğinden yayılan bir ışık kaynağından TE kutuplaşmış ışığı değişen uzunluklarda LToI dalga kılavuzlarına besleyerek doğrusal kayıp özelliklerini değerlendiriyoruz.Yayılma kaybı, dalga kılavuzu uzunluğu ile her dalga boyunun iletim gücü arasındaki ilişkinin eğiminden elde edilir.Ölçülen yayılma kayıpları 0.32Şekil 2 (a) 'de gösterildiği gibi, 1530, 1550 ve 1570 nm'de sırasıyla 0,28 ve 0,26 dB/cm.Üretilen LToI dalga kılavuzları, en gelişmiş LNOI dalga kılavuzlarına benzer oldukça düşük kayıp performansı göstermektedir [10].
Daha sonra χ(3) doğrusal olmayanlığı dört dalga karışım süreci tarafından üretilen dalga boyu dönüşümü ile değerlendiriyoruz.
1550.0 nm'lik bir sürekli dalga pompası ışık dalgasını ve 1550.6 nm'lik bir sinyal ışık dalgasını 12 mm uzunluğundaki bir dalga kılavuzuna besledik.Faz konjuge edilmiş (boş) ışık dalgası sinyal gücü, giriş gücünün artmasıyla birlikte artar.Şekil 2 (b) 'deki resim, dört dalga karıştırma için tipik bir çıkış spektrumunu göstermektedir.Doğrusal olmayan parametreyi (γ) yaklaşık 11 W-1m olarak tahmin edebiliriz.
Şekil 3. (a) Üretilen halka rezonatörünün mikroskobik görüntüsü. (b) Çeşitli boşluk parametrelerine sahip bir halka rezonatörünün iletim spektrumu.(c) 1000 nm boşluklu bir halka rezonatörünün ölçümleri ve Lorentzian uyumlu iletim spektrumları
Çember rezonatörlerine uygulanır
Daha sonra, bir LTOI halka rezonatörü ürettik ve özelliklerini değerlendirdik. Şekil 3 (a) üretilen halka rezonatörünün optik mikroskop görüntüsünü gösterir.Yüzük rezonatörü, 100 μm yarıçaplı bir kavisli alan ve 100 μm uzunluğundaki düz bir alanla oluşan bir "birim" yapılandırmasına sahiptir.Halka ve otobus dalga kılavuzu çekirdeği arasındaki boşluk genişliği 200 nm, yani 800, 1000 ve 1200 nm artışlarla değişir. Şekil 3 (b) her boşluk için iletim spektrumunu gösterir.yok olma oranının boşlukla değişeceğini gösterenBu spektrlerden, 1000 nm aralığının neredeyse kritik bir koplama koşulları sağladığını belirledik.Kalite faktörünü (Q faktörü) Lorentzian'dan lineer iletim spektrumunu ayarlayarak tahmin ediyoruz.Bildiğimiz kadarıyla, bu, dalga kılavuzlu bir LToI halka rezonatörünün ilk gösterisidir.elde ettiğimiz Q faktörü değeri, lif bağlantılı LToI mikrodisk rezonatöründen çok daha yüksektir [9]
Sonuçlar
1550 nm'de 0.28 dB/cm'lik bir kayıp ve 1.1 milyonluk bir halka rezonatör Q değeri ile bir LTOI dalga kılavuzu geliştirdik.
Alınan performans, en gelişmiş LNoI düşük kayıp dalga kılavuzlarınınkiyle karşılaştırılabilir.Çip üzerindeki doğrusal olmayan uygulamalarda üretilen LTOI dalga kılavuzlarının χ(3) doğrusal olmayanlığı da incelenmiştir..
* Lütfen herhangi bir telif hakkı sorunu için bizimle iletişime geçin, ve biz onları derhal ele alacağız.
