قىسقىچە مەزمۇنى:بىز 1550 nm ئىزولياتورنى ئاساس قىلغان لىتىي تانتال دولقۇن دولقۇنىنى ياساپ چىقتۇق ، زىيان 0.28 dB / cm ، ئۈزۈك رېزوناتورنىڭ سۈپەت ئامىلى 1 مىليون 100 مىڭ. Χ (3) سىزىقسىز فوتونكا قوللىنىلىشى تەتقىق قىلىندى. لىتىي نىئوباتنىڭ ئىزولياتور (LNoI) دىكى ئەۋزەللىكى ، ئۇ «ئىزولياتور» قۇرۇلمىسى سەۋەبىدىن كۈچلۈك ئوپتىكىلىق چەكلەش بىلەن بىللە ئېسىل χ (2) ۋە χ (3) سىزىقسىز خۇسۇسىيەتنى نامايان قىلىپ ، ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنى تېخنىكىسىدا زور ئىلگىرىلەشلەرنى قولغا كەلتۈردى. مودۇللاشتۇرغۇچ ۋە توپلاشتۇرۇلغان سىزىقسىز فوتونكا [1-3]. LN دىن باشقا ، لىتىي تانتالات (LT) يەنە سىزىقسىز فوتون ماتېرىيالى سۈپىتىدە تەكشۈرۈلگەن. LN غا سېلىشتۇرغاندا ، LT نىڭ ئوپتىكىلىق بۇزۇلۇش چېكى ۋە تېخىمۇ كەڭ ئوپتىكىلىق سۈزۈكلۈك كۆزنىكى بار [4, 5] ، گەرچە ئۇنىڭ نۇر قايتۇرۇش كۆرسەتكۈچى ۋە سىزىقسىز كوئېففىتسېنت قاتارلىق ئوپتىكىلىق پارامېتىرلىرى LN بىلەن ئوخشاش بولسىمۇ [6, 7]. شۇڭا ، LToI يۇقىرى ئوپتىكىلىق كۈچلۈك سىزىقسىز فوتون قوللىنىشچان پروگراممىلارنىڭ يەنە بىر كۈچلۈك كاندىدات ماتېرىيالى سۈپىتىدە كۆزگە كۆرۈنەرلىك. ئۇنىڭ ئۈستىگە ، LToI يۇقىرى سۈرئەتلىك كۆچمە ۋە سىمسىز تېخنىكىلاردا قوللىنىلىدىغان يەر يۈزى ئاۋاز دولقۇنى (SAW) سۈزگۈچ ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئاساسلىق ماتېرىيالىغا ئايلىنىۋاتىدۇ. بۇ ئارقا كۆرۈنۈشتە ، LToI ۋافېرلىرى فوتون قوللىنىشچان پروگراممىلارنىڭ كۆپ ئۇچرايدىغان ماتېرىياللىرىغا ئايلىنىشى مۇمكىن. قانداقلا بولمىسۇن ، بۈگۈنگە قەدەر پەقەت LToI نى ئاساس قىلغان بىر قانچە فوتون ئۈسكۈنىسى دوكلات قىلىندى ، مەسىلەن مىكرو دىسكا رېزوناتورى [8] ۋە ئېلېكتر ئوپتىكىلىق فازا يۆتكىگۈچ [9]. بۇ ماقالىدە تۆۋەن زىيانلىق LToI دولقۇنى ۋە ئۇنىڭ ئۈزۈك رېزوناتوردا قوللىنىلىشىنى تونۇشتۇرىمىز. بۇنىڭدىن باشقا ، بىز LToI دولقۇنىنىڭ χ (3) سىزىقسىز ئالاھىدىلىكىنى تەمىنلەيمىز.
مۇھىم نۇقتىلار:
• 4 دىيۇمدىن 6 دىيۇمغىچە LToI ۋافېر ، نېپىز پەردە لىتىي تانتالات ۋافېر بىلەن تەمىنلەش ، ئۈستۈنكى قەۋەت قېلىنلىقى 100 nm دىن 1500 nm غىچە ، دۆلەت ئىچى تېخنىكىسى ۋە پىشقان جەريانلاردىن پايدىلىنىدۇ.
• سىنوي: دەرىجىدىن تاشقىرى تۆۋەن زىيانلىق كرېمنىي نىترىد نېپىز پەردە ۋافېر.
• SICOI: كرېمنىي كاربون فوتون بىرىكمە توك يولى ئۈچۈن يۇقىرى ساپلىقتىكى يېرىم ئىزولياتسىيىلىك كرېمنىي كاربون نېپىز پەردە ئاستى.
• LTOI: لىتىي نىئوبات ، نېپىز پەردە لىتىي تانتالات ۋافېرنىڭ كۈچلۈك رىقابەتچىسى.
• LNOI: 8 دىيۇملۇق LNOI چوڭ تىپتىكى نېپىز پەردە لىتىي نىئوبات مەھسۇلاتلىرىنىڭ تۈركۈملەپ ئىشلەپچىقىرىلىشىنى قوللايدۇ.
ئىزولياتور دولقۇن يېتەكچىسى ياساش:بۇ تەتقىقاتتا بىز 4 دىيۇملۇق LToI ۋافېردىن پايدىلاندۇق. ئەڭ يۇقىرى LT قەۋىتى SAW ئۈسكۈنىلىرىنىڭ سودا خاراكتېرلىك 42 ° ئايلانما Y كېسىلگەن LT تارماق ئېغىزى بولۇپ ، ئۇ 3 µm قېلىنلىقتىكى ئىسسىقلىق ئوكسىد قەۋىتى بىلەن Si تارماق ئېغىزىغا بىۋاسىتە ئۇلىنىدۇ ، ئەقلىي ئىقتىدارلىق كېسىش جەريانى قوللىنىلىدۇ. 1-رەسىمدە (a) LToI ۋافېرنىڭ ئۈستۈنكى كۆرۈنۈشى كۆرسىتىلدى ، ئۈستۈنكى LT قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى 200 nm. بىز ئاتوم كۈچى مىكروسكوپى (AFM) ئارقىلىق ئۈستۈنكى LT قەۋىتىنىڭ يەر يۈزىنىڭ يىرىكلىكىنى باھالىدۇق.
رەسىم 1.. . 1-رەسىم (b) دە كۆرسىتىلگەندەك ، يەر يۈزىنىڭ يىرىكلىكى 1 nm دىن تۆۋەن ، سىزىلغان سىزىقلار كۆرۈلمىگەن. بۇنىڭدىن باشقا ، بىز 1-رەسىم (c) دە تەسۋىرلەنگەندەك ، پيېزو ئېلېكتر ئىنكاس قايتۇرۇش مىكروسكوپى (PFM) ئارقىلىق ئەڭ يۇقىرى LT قەۋىتىنىڭ قۇتۇپلىشىش ھالىتىنى تەكشۈردۇق. بىز باغلىنىش جەريانىدىن كېيىنمۇ بىر تۇتاش قۇتۇپلىشىشنىڭ ساقلانغانلىقىنى جەزملەشتۈردۇق.
بۇ LToI تارماق قىسمىنى ئىشلىتىپ ، دولقۇن كۆرسەتكۈچىنى تۆۋەندىكىدەك توقۇپ چىقتۇق. ئالدى بىلەن ، LT نى كېيىنكى قۇرۇتۇش ئۈچۈن مېتال ماسكا قەۋىتى قويۇلدى. ئاندىن ، ئېلېكترونلۇق نۇر (EB) تاش مەتبەئە ئېلىپ بېرىلىپ ، مېتال ماسكا قەۋىتىنىڭ ئۈستىدىكى دولقۇن نۇر يادرولۇق ئەندىزىسى ئېنىقلاندى. كېيىنكى قەدەمدە ، بىز EB قارشىلىق ئەندىزىسىنى قۇرۇق يېپىش ئارقىلىق مېتال ماسكا قەۋىتىگە يۆتكىدۇق. ئۇنىڭدىن كېيىن ، LToI دولقۇن يېتەكچىسى يادروسى ئېلېكترون سىكلوترون رېزونانىس (ECR) پلازما قېتىشمىسى ئارقىلىق شەكىللەنگەن. ئاخىرىدا ، مېتال ماسكا قەۋىتى ھۆل جەرياندا ئېلىۋېتىلدى ، پلازما كۈچەيتىلگەن خىمىيىلىك ھور چۆكمىسى ئارقىلىق SiO2 قاپلىغۇچ قويۇلدى. 1-رەسىمدە (d) LToI دولقۇن كۆرسەتكۈچىنىڭ سىخېما كېسىشمە بۆلىكى كۆرسىتىلدى. ئومۇمىي يادرولۇق ئېگىزلىكى ، تەخسە ئېگىزلىكى ۋە يادرولۇق كەڭلىكى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 200 nm ، 100 nm ۋە 1000 nm. شۇنىڭغا دىققەت قىلىڭكى ، ئوپتىك تالا تۇتاشتۇرۇش ئۈچۈن دولقۇن كەڭلىكىدە يادرولۇق كەڭلىكى 3 µm غا كېڭىيىدۇ.
1-رەسىمدە (e) 1550 nm دىكى ئاساسىي تەتۈر ئېلېكتر (TE) ھالىتىنىڭ ھېسابلانغان ئوپتىكىلىق كۈچلۈكلۈك تەقسىملىنىشى كۆرسىتىلدى. 1-رەسىمدە (f) SiO2 قاپلىغۇچى چۆكۈشتىن ئىلگىرى LToI دولقۇن نۇر مەركىزىنىڭ سىكانېرلاش ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (SEM) سۈرىتى كۆرسىتىلدى.
Waveguide ئالاھىدىلىكى:بىز ئالدى بىلەن 1550 nm دولقۇن ئۇزۇنلۇقى كۈچەيتىلگەن ئۆزلۈكىدىن قويۇپ بېرىش مەنبەسىدىن TE ئۇزۇن قۇتۇپ نۇرىنى ئوخشىمىغان ئۇزۇنلۇقتىكى LToI دولقۇن يېتەكچىسىگە كىرگۈزۈش ئارقىلىق سىزىقلىق يوقىتىش ئالاھىدىلىكىنى باھالىدۇق. تارقىلىش زىيىنى دولقۇن دولقۇنىنىڭ ئۇزۇنلۇقى بىلەن ھەر بىر دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدىكى مۇناسىۋەت ئوتتۇرىسىدىكى يانتۇلۇقتىن ئېلىنغان. ئۆلچەملىك تارقىلىش زىيىنى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 0.30 ، 0.28 ۋە 0.26 dB / cm بولۇپ ، ئايرىم-ئايرىم ھالدا 1530 ، 1550 ۋە 1570 nm. توقۇلما LToI دولقۇن يېتەكچىسى زامانىۋى LNoI دولقۇن يېتەكچىسى بىلەن سېلىشتۇرۇشقا بولىدىغان تۆۋەن زىيان ئىقتىدارىنى نامايان قىلدى [10].
كېيىنكى قەدەمدە ، بىز تۆت دولقۇن ئارىلاشتۇرۇش جەريانىدا ھاسىل بولغان دولقۇن ئۇزۇنلۇقى ئايلاندۇرۇش ئارقىلىق χ (3) سىزىقسىزلىقىنى باھالىدۇق. بىز ئۇدا دولقۇن پومپىسى چىرىغىنى 1550.0 nm ، 1550.6 nm دىكى سىگنال چىرىغىنى 12 مىللىمېتىر ئۇزۇنلۇقتىكى دولقۇن نۇرغا كىرگۈزىمىز. 2-رەسىم (b) دە كۆرسىتىلگەندەك ، فازا تۇتاشتۇرۇش (بىكار) نۇر دولقۇنى سىگنالىنىڭ كۈچلۈكلۈكى كىرگۈزۈش كۈچىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ ئاشتى. 2-رەسىم (b) دىكى قىستۇرما تۆت دولقۇن ئارىلاشتۇرۇشنىڭ تىپىك چىقىرىش سپېكترىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. كىرگۈزۈش كۈچى بىلەن ئايلاندۇرۇش ئۈنۈمى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەتتىن ، بىز سىزىقسىز پارامېتىر (γ) نىڭ تەخمىنەن 11 W ^ -1m ئىكەنلىكىنى مۆلچەرلىدۇق.
3-رەسىم.(1) توقۇلما ئۈزۈك رېزوناتورنىڭ مىكروسكوپ سۈرىتى. (2) ھەرخىل بوشلۇق پارامېتىرلىرى بىلەن ئۈزۈك رېزوناتورنىڭ يەتكۈزۈش سپېكترى. (3) ئۈزۈك رېزوناتورنىڭ ئۆلچەملىك ۋە لورېنتزيانغا ماسلاشتۇرۇلغان توك يەتكۈزۈش چاستوتىسى 1000 nm.
كېيىنكى قەدەمدە ، بىز LToI ئۈزۈك رېزوناتور ياساپ ، ئۇنىڭ ئالاھىدىلىكىنى باھالىدۇق. 3-رەسىمدە (a) توقۇلما ئۈزۈك رېزوناتورنىڭ ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ سۈرىتى كۆرسىتىلدى. ئۈزۈك رېزوناتورغا «بەيگە مەيدانى» سەپلىمىسى قوللىنىلغان بولۇپ ، رادىئوسى 100 µm ، تۈز ئۇزۇنلۇقى 100 µm بولغان ئەگرى رايوندىن تەركىب تاپقان. ئۈزۈك بىلەن ئاممىۋى ئاپتوبۇس دولقۇنى يادروسىنىڭ پەرقىنىڭ كەڭلىكى 200 nm نىڭ ئۆسۈشىدە ئوخشىمايدۇ ، بولۇپمۇ 800 ، 1000 ۋە 1200 nm. 3-رەسىم (b) ھەر بىر بوشلۇقنىڭ يەتكۈزۈش سپېكترىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ ، بۇ بوشلۇقنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى بىلەن يوقىلىش نىسبىتىنىڭ ئۆزگىرىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇ سپېكترادىن بىز 1000 nm بوشلۇقنىڭ ھالقىلىق جىپسىلىشىش شارائىتى بىلەن تەمىنلەيدىغانلىقىنى ئېنىقلىدۇق ، چۈنكى ئۇ ئەڭ يۇقىرى يوقىلىش نىسبىتىنى -26 dB كۆرسىتىدۇ.
ھالقىلىق تۇتاشتۇرۇلغان رېزوناتوردىن پايدىلىنىپ ، بىز لورېنتزيان ئەگرى سىزىقى بىلەن تۈز سىزىقلىق چاستوتا سىپېكترىنى ماسلاشتۇرۇپ ، سۈپەت ئامىلى (Q ئامىلى) نى مۆلچەرلىدۇق ، 3-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك 1 مىليون 100 مىڭ ئىچكى Q ئامىلىغا ئېرىشتۇق. بىزنىڭ بىلىشىمىزچە ، بۇ دولقۇن يېتەكچىسى LToI ئۈزۈك رېزوناتورنىڭ تۇنجى نامايەندىسى. تىلغا ئېلىشقا ئەرزىيدىغىنى ، بىز قولغا كەلتۈرگەن Q ئامىل قىممىتى تالا تۇتاشتۇرۇلغان LToI مىكرو تىپلىق رېزوناتوردىن كۆرۈنەرلىك يۇقىرى [9].
خۇلاسە:بىز LToI دولقۇن يېتەكچىسى ياساپ چىقتۇق ، زىيان 1550 nm ، 0.28 dB / cm ، ئۈزۈك رېزوناتور Q ئامىلى 1 مىليون 100 مىڭ. ئېرىشكەن ئىقتىدارنى زامانىۋى تۆۋەن زىيانلىق LNoI دولقۇن يېتەكچىسى بىلەن سېلىشتۇرۇشقا بولىدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا ، بىز ئۆزەكسىز سىزىقلىق قوللىنىشچان پروگراممىلاردا ئىشلەپچىقىرىلغان LToI دولقۇن كۆرسەتكۈچىنىڭ χ (3) سىزىقسىزلىقىنى تەكشۈردۇق.
يوللانغان ۋاقتى: 20-نويابىردىن 20-نويابىرغىچە