46-дюймовый литий-танталатовый пластинка PIC-- литий-танталатовый волновод на низкопотеря изолятор для нелинейной фотоники на чипе

4-дюймовый 6-дюймовый литий-танталатовый пластинка PIC-- литий-танталатовый волновод на низкопотеря изолятор для нелинейной фотоники на чипе

Аннотация: Мы разработали волновод литиевого танталата на изоляторе 1550 нм с потерей 0,28 дБ/см и коэффициентом качества тороидального резонатора 1,1 млн.Исследуется применение нелинейности в нелинейной фотонике.

1- Представьте.

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]В дополнение к LN также изучался литий-танталат (LT) как нелинейный фотонический материал.LT имеет более высокий порог оптического повреждения и более широкое оптически прозрачное окно [4, 5], хотя его оптические параметры аналогичны параметрам LN, таким как показатель преломления и нелинейный коэффициент [6,7].Поэтому LToI является еще одним сильным кандидатом для применения в нелинейной фотонике высокой оптической мощности.Кроме того, LToI становится основным материалом для поверхностных фильтров акустических волн (SAW) для высокоскоростных мобильных и беспроводных приложений.Чипы LToI могут стать более распространенным материалом для фотонических приложенийОднако на сегодняшний день сообщается только о нескольких фотонических устройствах на основе LTOI, таких как микродисковые резонаторы [8] и электрооптические фазовые сдвиги [9].мы внедряем низкопотерянный волновод LToI и его применение в кольцевых резонаторахКроме того, представлена нелинейность х ((3) волновода LToI.

Выделенное

Укажите 4 "-6"LTOIвафель, тонкопленочная вафель литиевого танталата, верхняя толщина 100-1500 нм, отечественная технология, зрелый процесс

Прочие продукты;

LTOIНаиболее мощный конкурент литийного ниобата - тонкопленочные литий-танталатовые пластинки.

Я не знаю.; 8-дюймовый LNOI поддерживает массовое производство литий-ниобатных тонких пленок в больших масштабах

LT изготовление на изоляторных волноводах

В этом исследовании мы использовали 4-дюймовые пластины LTOI.Верхний слой LT представляет собой коммерческий 42° вращающийся Y-резанный LT-субстрат для устройств SAW, который напрямую связывается с Si-субстрат с слоем теплового оксида толщиной 3 мкм и выполняет интеллектуальный процесс резкиНа рисунке 1 (а) показано верхнее изображение пластины LToI, где верхний слой LT имеет толщину 200 нм. Мы оценили шероховатость поверхности верхнего слоя LT с помощью микроскопии атомных сил (AFM).

Рисунок 1. а) верхний вид вафры LToI, б) изображение AFM поверхности верхнего слоя LT, в) изображение PFM поверхности верхнего слоя LT, г) схематическое поперечное сечение водовода LToI,e) расчетный обзор базового режима ТЭ, и (f) SEM изображение LToI волновода ядра перед отложением SiO2 покрытия.

Как показано на рисунке 1 (b), шероховатость поверхности меньше 1 нм, а царапины не наблюдаются.мы изучили поляризацию верхнего слоя LT с помощью пиезоэлектрического микроскопа силы ответа (PFM)Даже после процесса связывания мы подтвердили, что равномерная поляризация была сохранена.

ИспользованиеLTOIСначала мы откладываем слой металлической маски для последующего сухого гравирования LT.Затем мы выполняем электронный луч (EB) литографии, чтобы определить волноводный ядро образец на верхней части металлического слоя маскиЗатем мы перенесли EB сопротивление образец на слой металлической маски сухим гравировкой. После этого LToI волновода ядро сформировано электрон циклотронный резонанс (ECR) плазменной гравировкой. Наконец,мы удалили слой металлической маски влажным процессом и отложили слой покрытия SiO2 с помощью плазменной усиленной химической отложения паровНа рисунке 1 (d) показано схематическое поперечное сечение волновода LToI. Общая высота ядра, высота пластины и ширина ядра составляют 200, 100 и 1000 нм соответственно.Обратите внимание, что для облегчения соединения волоконНа рисунке 1 (e) показано расчетное распределение интенсивности световой волны для базового поперечного электрического поля (TE) при 1550 нм.На рисунке 1 (f) показано изображение с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) ядра волновода LToI до отложения покрытия SiO2.

Характеристика волновода

Во-первых, мы оцениваем свойства линейных потерь путем подачи TE поляризованного света от усиленного самоизлучающегося источника света на 1550 нм в волноводы LToI с различной длиной.Потеря распространения получается из наклона отношения между длиной водовода и проницаемостью каждой длины волныИзмеренные потери распространения равняются нулю.32, 0,28 и 0,26 дБ/см при 1530, 1550 и 1570 нм соответственно, как показано на рисунке 2 (а).Изготовленные волноводы LToI демонстрируют относительно низкую производительность потери, аналогичную самым передовым волноводам LNOI [10].

Затем мы оцениваем нелинейность χ(3) через преобразование длины волны, генерируемое четырехволновым процессом смешивания.

Мы подали 1550,0 нм непрерывный волновой насос световой волны и 1550,6 нм сигнал световой волны в 12 мм длинный волновод.мощность сигнала фазовой конъюгированной (неактивной) световой волны увеличивается с увеличением мощности вводаИлюстрация на рисунке 2 (b) показывает типичный выходный спектр для четырехволновой смешивания.мы можем оценить нелинейный параметр (γ) примерно 11 W-1m

Рисунок 3. а) Микроскопическое изображение изготовленного кольцевого резонатора. б) Спектр передачи кольцевого резонатора с различными параметрами разрыва.(c) Измерения кольцевого резонатора с разрывом 1000 нм и лоренцово-приспособленных спектров передачи

Применяется для кольцевых резонаторов

Далее мы изготовили кольцевой резонатор LTOI и оценили его характеристики.Кольцевой резонатор имеет конфигурацию "полётной полосы", состоящую из изогнутой области радиусом 100 мкм и прямой области длиной 100 мкм.Ширина разрыва между кольцом и ядром волновода автобуса варьируется с увеличением на 200 нм, т.е. 800, 1000 и 1200 нм. На рисунке 3 (b) показан спектр передачи для каждого разрыва,показывая, что соотношение вымирания варьируется с разницейИз этих спектров мы определили, что разрыв в 1000 нм обеспечивает почти критические условия соединения, поскольку он имеет максимальное соотношение вымирания -26 дБ. Используя критически связанный резонатор,мы оцениваем фактор качества (Q-фактор) путем приспособления линейного спектра передачи через Лоренца, и получить внутренний Q-фактор 1,1 миллиона, как показано на рисунке 3 (с). Насколько нам известно, это первая демонстрация кольцевого резонатора LToI с волноводным соединением.полученное нами значение Q-фактора намного выше, чем у микродискового резонатора LToI с волокном [9]

Заключение

Мы разработали волновод LTOI с потерей 0,28 дБ/см при 1550 нм и Q-значением кольцевого резонатора 1,1 млн.

Полученная производительность сопоставима с производительностью самых передовых волноводов с низкими потерями LNoI.также изучается нелинейность изготовленных волноводов LTOI в нелинейных приложениях на чипе.

* Пожалуйста, свяжитесь с нами для любых проблем с авторским правом, и мы немедленно решим их.