אַבסטראַקט:מיר האָבן דעוועלאָפּעד אַ 1550 nm ינסאַלייטער-באזירט ליטהיום טאַנטאַלאַטע וואַוועגייד מיט אַ אָנווער פון 0.28 דב / סענטימעטער און אַ רינג רעזאַנאַטאָר קוואַליטעט פאַקטאָר פון 1.1 מיליאָן. די אַפּלאַקיישאַן פון χ (3) ניט-לינעאַריטי אין ניט-לינעאַר פאָטאָניקס איז געלערנט. די אַדוואַנטאַגעס פון ליטהיום ניאָבאַטע אויף ינסאַלייטער (LNoI), וואָס יגזיבאַץ ויסגעצייכנט χ (2) און χ (3) ניט-לינעאַר פּראָפּערטיעס צוזאמען מיט שטאַרק אָפּטיש קאַנפיינמאַנט רעכט צו זיין "ינסאַלאַטאָר-אויף" סטרוקטור, האָבן געפֿירט צו באַטייַטיק אַדוואַנסיז אין וואַוועגייד טעכנאָלאָגיע פֿאַר אַלטראַפאַסט. מאָדולאַטאָרס און ינאַגרייטיד ניט-לינעאַר פאָטאָניקס [1-3]. אין אַדישאַן צו LN, ליטהיום טאַנטאַלאַטע (LT) איז אויך ינוועסטאַגייטאַד ווי אַ ניט-לינעאַר פאָטאָניק מאַטעריאַל. קאַמפּערד צו LN, LT האט אַ העכער אָפּטיש שעדיקן שוועל און אַ ברייט אָפּטיש דורכזעיקייַט פֿענצטער [4, 5], כאָטש די אָפּטיש פּאַראַמעטערס, אַזאַ ווי רעפראַקטיווע אינדעקס און ניט-לינעאַר קאָואַפישאַנץ, זענען ענלעך צו די פון LN [6, 7]. אזוי, LToI שטייט אויס ווי אן אנדער שטאַרק קאַנדידאַט מאַטעריאַל פֿאַר ניט-לינעאַר פאָטאָניק אַפּלאַקיישאַנז מיט הויך אָפּטיש מאַכט. דערצו, LToI איז געווארן אַ ערשטיק מאַטעריאַל פֿאַר ייבערפלאַך אַקוסטיש כוואַליע (SAW) פילטער דעוויסעס, אָנווענדלעך אין הויך-גיכקייַט רירעוודיק און וויירליס טעקנאַלאַדזשיז. אין דעם קאָנטעקסט, LToI ווייפערז קען ווערן מער געוויינטלעך מאַטעריאַלס פֿאַר פאָטאָניק אַפּלאַקיישאַנז. אָבער, ביז איצט, בלויז אַ ביסל פאָטאָניק דעוויסעס באזירט אויף LToI זענען רעפּאָרטעד, אַזאַ ווי מיקראָדיסק רעסאָנאַטאָרס [8] און עלעקטראָ-אָפּטיק פאַסע שיפטערס [9]. אין דעם פּאַפּיר, מיר פאָרשטעלן אַ נידעריק-אָנווער לטאָי וואַוועגייד און זייַן אַפּלאַקיישאַן אין אַ רינג רעזאַנאַטאָר. אין דערצו, מיר צושטעלן די χ (3) ניט-לינעאַר קעראַקטעריסטיקס פון די LToI וואַוועגייד.
שליסל פונקטן:
• פאָרשלאָגן 4-אינטש צו 6-אינטש לטאָי ווייפערז, דין-פילם ליטהיום טאַנטאַלאַטע ווייפערז, מיט שפּיץ שיכטע דיקנאַס ריינדזשינג פון 100 נם צו 1500 נם, ניצן דינער טעכנאָלאָגיע און דערוואַקסן פּראַסעסאַז.
• סינאָי: הינטער-נידעריק אָנווער סיליציום ניטריד דין-פילם ווייפערז.
• SICOI: הויך-ריינקייַט האַלב-ינסאַלייטינג סיליציום קאַרבידע דין-פילם סאַבסטרייץ פֿאַר סיליציום קאַרבידע פאָטאָניק ינאַגרייטיד סערקאַץ.
• לטאָי: אַ שטאַרק קאָנקורענט צו ליטהיום ניאָבאַטע, דין-פילם ליטהיום טאַנטאַלאַטע ווייפערז.
• לנאָי: 8-אינטש לנאָי שטיצן די מאַסע פּראָדוקציע פון גרעסערע-וואָג דין-פילם ליטהיום ניאָבאַטע פּראָדוקטן.
מאַנופאַקטורינג אויף ינסאַלייטער וואַוועגוידעס:אין דעם לערנען, מיר געוויינט 4-אינטש לטאָי ווייפערז. די שפּיץ לט שיכטע איז אַ געשעפט 42 ° ראָוטייטיד י-שנייַדן LT סאַבסטרייט פֿאַר סאַו דעוויסעס, וואָס איז גלייַך באַנדיד צו אַ סי סאַבסטרייט מיט אַ 3 μm דיק טערמאַל אַקסייד שיכטע, ניצן אַ קלוג קאַטינג פּראָצעס. פיגור 1 (אַ) ווייזט אַ שפּיץ מיינונג פון די LToI ווייפער, מיט די שפּיץ LT שיכטע גרעב פון 200 נם. מיר אַססעססעד די ייבערפלאַך ראַפנאַס פון די שפּיץ לט שיכטע מיט אַטאָמישע קראַפט מיקראָסקאָפּי (אַפם).
פיגורע 1.(אַ) שפּיץ מיינונג פון די LToI ווייפער, (b) AFM בילד פון די ייבערפלאַך פון די שפּיץ LT שיכטע, (C) PFM בילד פון די ייבערפלאַך פון די שפּיץ LT שיכטע, (d) סכעמאַטיש קרייַז-אָפּטיילונג פון די LToI וואַוועגייד, (e) קאַלקיאַלייטיד פונדאַמענטאַל TE מאָדע פּראָפיל, און (f) SEM בילד פון די LToI וואַוועגייד האַרץ איידער SiO2 אָוווערלייער דעפּאַזישאַן. ווי געוויזן אין פיגורע 1 (ב), די ייבערפלאַך ראַפנאַס איז ווייניקער ווי 1 נם, און קיין קראַצן שורות זענען באמערקט. אין דערצו, מיר יגזאַמאַנד די פּאָולעראַזיישאַן שטאַט פון די שפּיץ לט שיכטע מיט פּיעזאָעלעקטריק ענטפער קראַפט מיקראָסקאָפּי (פּפם), ווי דיפּיקטיד אין פיגורע 1 (C). מיר באשטעטיקט אַז מונדיר פּאָולעראַזיישאַן איז געווען מיינטיינד אַפֿילו נאָך די באַנדינג פּראָצעס.
מיט דעם LToI סאַבסטרייט, מיר פאַבריקייטיד די וואַוועגייד ווי גייט. ערשטער, אַ מעטאַל מאַסקע שיכטע איז דאַפּאַזיטיד פֿאַר סאַבסאַקוואַנט טרוקן עטשינג פון די לט. דערנאָך, עלעקטראָן שטראַל (EB) ליטהאָגראַפי איז דורכגעקאָכט צו דעפינירן די וואַוועגייד האַרץ מוסטער אויף שפּיץ פון די מעטאַל מאַסקע שיכטע. דערנאָך, מיר טראַנספערד די EB אַנטקעגנשטעלנ מוסטער צו די מעטאַל מאַסקע שיכטע דורך טרוקן עטשינג. דערנאָך, די LToI וואַוועגייד האַרץ איז געשאפן מיט עלעקטראָן סיקלאָטראָן רעזאַנאַנס (ECR) פּלאַזמע עטשינג. צום סוף, די מעטאַל מאַסקע שיכטע איז אַוועקגענומען דורך אַ נאַס פּראָצעס, און אַ סיאָ 2 אָוווערלייער איז דאַפּאַזיטיד ניצן פּלאַזמע-ענכאַנסט כעמישער פארע דעפּאַזישאַן. פיגורע 1 (ד) ווייזט די סכעמאַטיש קרייַז-אָפּטיילונג פון די לטאָי וואַוועגייד. די גאַנץ האַרץ הייך, טעלער הייך און האַרץ ברייט זענען ריספּעקטיוולי 200 נם, 100 נם און 1000 נם. באַמערקונג אַז די האַרץ ברייט יקספּאַנדז צו 3 μם ביי די וואַוועגייד ברעג פֿאַר אָפּטיש פיברע קאַפּלינג.
פיגורע 1 (E) דיספּלייז די קאַלקיאַלייטיד אָפּטיש ינטענסיטי פאַרשפּרייטונג פון די פונדאַמענטאַל טראַנזווערס עלעקטריק (TE) מאָדע ביי 1550 נם. פיגור 1 (f) ווייזט די סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ (SEM) בילד פון די לטאָי וואַוועגייד האַרץ איידער די דעפּאַזישאַן פון די סיאָ 2 אָוווערלייער.
וואַוועגייד קעראַקטעריסטיקס:מיר ערשטער עוואַלואַטעד די לינעאַר אָנווער קעראַקטעריסטיקס דורך ינפּוטינג טע-פּאָולערייזד ליכט פון אַ 1550 נם ווייוולענגט אַמפּלאַפייד ספּאַנטייניאַס ימישאַן מקור אין לטאָי וואַוועגוידעס פון וועריינג לענגקטס. די פּראַפּאַגיישאַן אָנווער איז באקומען פון די שיפּוע פון די שייכות צווישן וואַוועגייד לענג און טראַנסמיסיע אין יעדער ווייוולענגט. די געמאסטן פּראַפּאַגיישאַן לאָססעס זענען ריספּעקטיוולי 0.32, 0.28 און 0.26 דב / סענטימעטער ביי 1530, 1550 און 1570 נם, ווי געוויזן אין פיגורע 2 (אַ). די פאַבריקייטיד לטאָי וואַוועגוידעס יגזיבאַטאַד פאַרגלייַכלעך נידעריק-אָנווער פאָרשטעלונג צו די מאָדערן לנאָי וואַוועגוידעס [10].
דערנאָך, מיר אַססעססעד די χ (3) ניט-לינעאַריטי דורך די ווייוולענגט קאַנווערזשאַן דזשענערייטאַד דורך אַ פיר-כוואַליע מיקסינג פּראָצעס. מיר אַרייַנשרייַבן אַ קעסיידערדיק כוואַליע פּאָמפּע ליכט ביי 1550.0 נם און אַ סיגנאַל ליכט ביי 1550.6 נם אין אַ 12 מם לאַנג וואַוועגייד. ווי געוויזן אין פיגורע 2 (ב), די פאַסע-קאָנדזשוגאַטע (ליידער) ליכט כוואַליע סיגנאַל ינטענסיטי געוואקסן מיט ינקריסינג אַרייַנשרייַב מאַכט. די ינסעט אין פיגורע 2 (ב) ווייזט די טיפּיש רעזולטאַט ספּעקטרום פון די פיר-כוואַליע מיקסינג. פֿון די שייכות צווישן אַרייַנשרייַב מאַכט און קאַנווערזשאַן עפעקטיווקייַט, מיר עסטימאַטעד די ניט-לינעאַר פּאַראַמעטער (γ) צו זיין בעערעך 11 וו ^ -1 ם.
פיגורע 3.(אַ) מיקראָסקאָפּ בילד פון די פאַבריקייטיד רינג רעזאַנאַטאָר. (ב) טראַנסמיסיע ספּעקטראַ פון די רינג רעזאַנאַטאָר מיט פאַרשידן ריס פּאַראַמעטערס. (C) מעזשערד און לאָרענציאַן-פיטאַד טראַנסמיסיע ספּעקטרום פון די רינג רעזאַנאַטאָר מיט אַ ריס פון 1000 נם.
דערנאָך, מיר פאַבריקייטיד אַ LToI רינג רעזאַנאַטאָר און עוואַלואַטעד זייַן קעראַקטעריסטיקס. פיגורע 3 (אַ) ווייזט די אָפּטיש מיקראָסקאָפּ בילד פון די פאַבריקייטיד רינג רעזאַנאַטאָר. די רינג רעזאַנאַטאָר פֿעיִקייטן אַ "ראַסעטראַק" קאַנפיגיעריישאַן, קאַנסיסטינג פון אַ קערווד געגנט מיט אַ ראַדיוס פון 100 μם און אַ גלייַך געגנט פון 100 μm אין לענג. די ריס ברייט צווישן די רינג און די ויטאָבוס וואַוועגייד האַרץ וועריז אין ינגקראַמאַנץ פון 200 נם, ספּאַסיפיקלי ביי 800, 1000 און 1200 נם. פיגור 3 (ב) דיספּלייז די טראַנסמיסיע ספּעקטראַ פֿאַר יעדער ריס, וואָס ינדיקייץ אַז די יקסטינגשאַן פאַרהעלטעניש ענדערונגען מיט די ריס גרייס. פֿון די ספּעקטראַ, מיר באשלאסן אַז די 1000 nm ריס גיט קימאַט קריטיש קאַפּלינג טנאָים, ווייַל עס יגזיבאַץ די העכסטן יקסטינגשאַן פאַרהעלטעניש פון -26 דב.
ניצן די קריטיקאַלי קאַפּאַלד רעסאָנאַטאָר, מיר עסטימאַטעד די קוואַליטעט פאַקטאָר (ק פאַקטאָר) דורך פּאַסן די לינעאַר טראַנסמיסיע ספּעקטרום מיט אַ לאָרענציאַן ויסבייג, באקומען אַ ינערלעך ק פאַקטאָר פון 1.1 מיליאָן, ווי געוויזן אין פיגורע 3 (c). צו אונדזער וויסן, דאָס איז דער ערשטער דעמאַנסטריישאַן פון אַ וואַוועגייד-קאַפּט LToI רינג רעזאַנאַטאָר. נאָוטאַבלי, די ק פאַקטאָר ווערט וואָס מיר אַטשיווד איז באטייטיק העכער ווי אַז פון פיברע-קאַפּט LToI מיקראָדיסק רעסאָנאַטאָרס [9].
מסקנא:מיר דעוועלאָפּעד אַ לטאָי וואַוועגייד מיט אַ אָנווער פון 0.28 דב / סענטימעטער ביי 1550 נם און אַ רינג רעזאַנאַטאָר ק פאַקטאָר פון 1.1 מיליאָן. די פאָרשטעלונג באקומען איז פאַרגלייַכלעך מיט די פון מאָדערן לנאָי וואַוועגוידס מיט נידעריק אָנווער. אַדדיטיאָנאַללי, מיר ינוועסטאַגייטאַד די χ (3) ניט-לינעאַריטי פון די מאַניאַפאַקטשערד לטאָי וואַוועגייד פֿאַר אויף-שפּאָן נאָנלינער אַפּלאַקיישאַנז.
פּאָסטן צייט: נאוועמבער 20-2024