ማጠቃለያ፡0.28 dB/cm የሚጠፋ እና 1.1 ሚሊዮን የቀለበት ሬዞናተር የጥራት ፋክተር ያለው 1550 nm ኢንሱሌተር ላይ የተመሰረተ ሊቲየም ታንታሌት ሞገድ መመሪያ አዘጋጅተናል። χ(3) ኖንላይሪቲ በኖንላይሪቲ ፎቶኒክስ ውስጥ መተግበር ጥናት ተደርጎበታል። እጅግ በጣም ጥሩ χ(2) እና χ(3) ኖንላይሪቲ ባህሪያትን የሚያሳይ እና በ"ኢንሱሌተር-ኦን" አወቃቀሩ ምክንያት ጠንካራ የኦፕቲካል እገዳን የሚያሳይ የሊቲየም ኒዮቤት ጥቅሞች ለአልትራፋስት ሞዱለሮች እና ለተዋሃዱ ኖንላይሪ ፎቶኒክስ [1-3] በሞገድ መመሪያ ቴክኖሎጂ ውስጥ ከፍተኛ እድገት አስገኝቷል። ከLN በተጨማሪ፣ ሊቲየም ታንታሌት (LT) እንደ ኖንላይሪ ፎቶኒክ ቁሳቁስ ተመርምሯል። ከLN ጋር ሲነጻጸር፣ LT ከፍ ያለ የኦፕቲካል ጉዳት ገደብ እና ሰፊ የኦፕቲካል ግልጽነት መስኮት አለው [4, 5]፣ ምንም እንኳን እንደ ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ እና ኖንላይን ኮፊሸንት ያሉ የኦፕቲካል መለኪያዎች ከLN ጋር ተመሳሳይ ቢሆኑም [6, 7]። ስለዚህ፣ LToI ለከፍተኛ የኦፕቲካል ኃይል መስመራዊ ያልሆኑ የፎቶኒክ አፕሊኬሽኖች ሌላ ጠንካራ እጩ ቁሳቁስ ሆኖ ጎልቶ ይታያል። ከዚህም በላይ፣ LToI በከፍተኛ ፍጥነት በሞባይል እና በገመድ አልባ ቴክኖሎጂዎች ውስጥ ለሚተገበር የገጽታ አኮስቲክ ሞገድ (SAW) ማጣሪያ መሳሪያዎች ዋና ቁሳቁስ እየሆነ መጥቷል። በዚህ አውድ፣ የLToI ዋፈሮች ለፎቶኒክ አፕሊኬሽኖች የተለመዱ ቁሳቁሶች ሊሆኑ ይችላሉ። ሆኖም ግን፣ እስከዛሬ ድረስ፣ እንደ ማይክሮዲስክ ሬዞናተሮች [8] እና ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ የደረጃ መቀየሪያዎች [9] ያሉ በLToI ላይ የተመሰረቱ ጥቂት የፎቶኒክ መሳሪያዎች ብቻ ሪፖርት ተደርገዋል። በዚህ ጽሑፍ ውስጥ፣ ዝቅተኛ ኪሳራ ያለው የLToI ዌቭጋይድ እና በቀለበት ሬዞናተር ውስጥ ያለውን አተገባበር እናቀርባለን። በተጨማሪም፣ የLToI ዌቭጋይድ χ(3) መስመራዊ ያልሆኑ ባህሪያትን እናቀርባለን።
ቁልፍ ነጥቦች፡
• ከ4 ኢንች እስከ 6 ኢንች የሚረዝሙ የLToI ዋፈሮች፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ታንታሌት ዋፈሮች፣ ከ100 nm እስከ 1500 nm የሚደርስ የላይኛው ንብርብር ውፍረት ያላቸው፣ የሀገር ውስጥ ቴክኖሎጂን እና የበሰለ ሂደቶችን በመጠቀም ያቀርባል።
• ሲኖአይ፡ እጅግ በጣም ዝቅተኛ ኪሳራ ያለው የሲሊኮን ናይትሬድ ቀጭን ፊልም ዋፈር።
• SICOI: ለሲሊኮን ካርቦይድ ፎቶኒክ የተቀናጁ ሰርክዩቶች ከፍተኛ ንፅህና ያላቸው ከፊል-ኢንሱሌሽን ሲሊኮን ካርቦይድ ቀጭን-ፊልም ንጣፎች።
• LTOI: ከሊቲየም ኒዮቤት፣ ቀጭን-ፊልም ሊቲየም ታንታሌት ዋፈርስ ጋር ጠንካራ ተፎካካሪ።
• LNOI: 8 ኢንች LNOI ትላልቅ ስስ-ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ምርቶችን በብዛት ለማምረት ይደግፋል።
በኢንሱለር ሞገድ መመሪያዎች ላይ ማምረት፡በዚህ ጥናት ውስጥ፣ 4-ኢንች LToI ዋፈርዎችን ተጠቅመናል። የላይኛው የLT ንብርብር ለ SAW መሳሪያዎች የንግድ 42° የሚሽከረከር Y-cut LT substrate ሲሆን፣ በቀጥታ ከ 3 µm ውፍረት ካለው የሙቀት ኦክሳይድ ንብርብር ጋር ከ Si substrate ጋር የተሳሰረ ሲሆን ብልጥ የመቁረጥ ሂደትን ይጠቀማል። ምስል 1(a) የላይኛው የLT ንብርብር ውፍረት 200 nm የሆነ የLToI ዋፈር የላይኛው እይታ ያሳያል። የላይኛው የLT ንብርብር የገጽታ ሸካራነት በአቶሚክ ኃይል ማይክሮስኮፒ (AFM) ገምግመናል።
ምስል 1.(ሀ) የLToI ዋፈር የላይኛው እይታ፣ (ለ) የላይኛው የLT ንብርብር ወለል የAFM ምስል፣ (ሐ) የላይኛው የLT ንብርብር ወለል የPFM ምስል፣ (መ) የLToI ዋቭጋይድ ንድፍ መስቀለኛ ክፍል፣ (ሠ) መሰረታዊ የTE ሁነታ መገለጫ የተሰላ፣ እና (ረ) የLToI ዋቭጋይድ ኮር የSEM ምስል ከSiO2 በላይ ንብርብር ከመቀመጡ በፊት። በምስል 1 (ለ) ላይ እንደሚታየው፣ የገጽታ ሸካራነት ከ1 nm ያነሰ ነው፣ እና ምንም የጭረት መስመሮች አልታዩም። በተጨማሪም፣ በምስል 1 (ሐ) ላይ እንደሚታየው የላይኛው የLT ንብርብር የፖላራይዜሽን ሁኔታ በፒኢዞኤሌክትሪክ ምላሽ ኃይል ማይክሮስኮፒ (PFM) በመጠቀም መርምረናል። የማሰሪያ ሂደቱ ካለቀ በኋላም ቢሆን ወጥ የሆነ ፖላራይዜሽን እንደተጠበቀ አረጋግጠናል።
ይህንን የLToI ንጣፍ በመጠቀም የሞገድ መሪውን እንደሚከተለው ሠራን። በመጀመሪያ፣ ለቀጣይ የLT ደረቅ ቅርፊት የብረት ጭምብል ንብርብር ተቀምጧል። ከዚያም፣ በብረት ጭምብል ንብርብር ላይ ያለውን የሞገድ መሪ ኮር ንድፍ ለመግለጽ የኤሌክትሮን ጨረር (EB) ሊቶግራፊ ተከናውኗል። በመቀጠል፣ የEB መቋቋም ንድፍን ወደ ብረት ጭምብል ንብርብር በደረቅ ቅርፊት አስተላልፈናል። ከዚያ በኋላ፣ የLToI ሞገድ መሪ ኮር የተፈጠረው በኤሌክትሮን ሳይክሎሮን ሬዞናንስ (ECR) ፕላዝማ ቅርፊት በመጠቀም ነው። በመጨረሻም፣ የብረት ጭምብል ንብርብር በእርጥብ ሂደት ተወግዶ የSiO2 ተደራቢ ንብርብር በፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካል ትነት ክምችት በመጠቀም ተቀምጧል። ምስል 1 (መ) የLToI ሞገድ መሪውን ንድፍ መስቀለኛ ክፍል ያሳያል። አጠቃላይ የኮራል ቁመት፣ የሳህን ቁመት እና የኮራል ስፋት በቅደም ተከተል 200 nm፣ 100 nm እና 1000 nm ናቸው። የኮራል ስፋት ለኦፕቲካል ፋይበር ትስስር በሞገድ መሪ ጠርዝ ላይ ወደ 3 µm እንደሚዘረጋ ልብ ይበሉ።
ምስል 1 (ሠ) በ1550 nm ላይ የመሠረታዊ ትራንስቨር ኤሌክትሪክ (TE) ሁነታ የተሰላው የኦፕቲካል ጥንካሬ ስርጭት ያሳያል። ምስል 1 (ረ) የSiO2 ኦቨርላይየር ከመቀመጡ በፊት የLToI ሞገድ መመሪያ ኮር የስካኒንግ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (SEM) ምስል ያሳያል።
የሞገድ መሪ ባህሪያት፡በመጀመሪያ የ TE-ፖላራይዝድ ብርሃንን ከ1550 nm የሞገድ ርዝመት የተጨመረበት ድንገተኛ የልቀት ምንጭ ወደ የተለያየ ርዝመት ባላቸው የ LToI ሞገድ መመሪያዎች በማስገባት ገምግመናል። የስርጭት ኪሳራው የተገኘው በእያንዳንዱ የሞገድ ርዝመት በሞገድ ርዝመት እና በማስተላለፍ መካከል ካለው ግንኙነት ቁልቁለት ነው። የተለኩት የስርጭት ኪሳራዎች በ1530፣ 1550 እና 1570 nm በቅደም ተከተል 0.32፣ 0.28 እና 0.26 dB/cm ነበሩ፣ በስእል 2 (ሀ) ላይ እንደሚታየው። የተፈጠሩት የ LToI ሞገድ መመሪያዎች ከዘመናዊ የ LNoI ሞገድ መመሪያዎች ጋር ተመጣጣኝ ዝቅተኛ ኪሳራ አፈፃፀም አሳይተዋል [10]።
ቀጥሎ፣ በአራት ሞገድ ድብልቅ ሂደት በሚፈጠረው የሞገድ ርዝመት ልወጣ አማካኝነት የχ(3) መስመራዊነት ገምግመናል። በ1550.0 nm ላይ ቀጣይነት ያለው የሞገድ ፓምፕ መብራት እና በ1550.6 nm ላይ የምልክት መብራት ወደ 12 ሚሜ ርዝመት ያለው የሞገድ መመሪያ እናስገባለን። በምስል 2 (ለ) ላይ እንደሚታየው፣ የደረጃ-ተያያዥ (አይድለር) የብርሃን ሞገድ የምልክት ጥንካሬ እየጨመረ በመጣው የግቤት ኃይል ጨምሯል። በምስል 2 (ለ) ውስጥ ያለው ኢንሴክት የአራት-ሞገድ ድብልቅ የተለመደውን የውጤት ስፔክትረም ያሳያል። በግብዓት ኃይል እና በመለወጥ ውጤታማነት መካከል ካለው ግንኙነት አንጻር፣ መስመራዊ ያልሆነውን መለኪያ (γ) በግምት 11 W^-1m እንደሆነ ገምተናል።
ምስል 3.(ሀ) የተመረተው የቀለበት ሬዞናተር የማይክሮስኮፕ ምስል። (ለ) የተለያዩ የክፍተት መለኪያዎች ያሉት የቀለበት ሬዞናተር የማስተላለፊያ ስፔክትራ። (ሐ) የተለካ እና ሎሬንትዚያን የተገጠመለት የቀለበት ሬዞናተር የማስተላለፊያ ስፔክትረም ከ1000 nm ክፍተት ጋር።
ቀጥሎ፣ የLToI ቀለበት ሬዞናተር ሠራን እና ባህሪያቱን ገምግመናል። ምስል 3 (ሀ) የተመረተውን ቀለበት ሬዞናተር የኦፕቲካል ማይክሮስኮፕ ምስል ያሳያል። የቀለበት ሬዞናተር "የእሽቅድምድም መንገድ" ውቅር አለው፣ ይህም 100 µm ራዲየስ እና 100 µm ርዝመት ያለው ቀጥ ያለ ክልል ያካትታል። በቀለበቱ እና በአውቶቡስ ሞገድ መሪ እምብርት መካከል ያለው የክፍተት ስፋት በ200 nm ጭማሪዎች ይለያያል፣ በተለይም በ800፣ 1000 እና 1200 nm። ምስል 3 (ለ) ለእያንዳንዱ ክፍተት የማስተላለፊያ ስፔክትራ ያሳያል፣ ይህም የመጥፋት ጥምርታ ከክፍተቱ መጠን ጋር እንደሚለዋወጥ ያሳያል። ከእነዚህ ስፔክትራዎች፣ የ1000 nm ክፍተት በጣም ወሳኝ የሆኑ የማገናኛ ሁኔታዎችን እንደሚሰጥ ወስነናል፣ ምክንያቱም ከፍተኛውን የመጥፋት ጥምርታ -26 dB ያሳያል።
በወሳኝ ሁኔታ የተጣመረ ሬዞናተርን በመጠቀም፣ መስመራዊ የመተላለፊያ ስፔክትረምን ከሎሬንትዚያን ኩርባ ጋር በማገጣጠም የጥራት ፋክተር (Q ፋክተር) ገምተናል፣ ይህም በምስል 3 (ሐ) ላይ እንደሚታየው 1.1 ሚሊዮን ውስጣዊ የQ ፋክተር አግኝተናል። እስከምናውቀው ድረስ፣ ይህ የሞገድ መሪ-የተጣመረ የLToI ቀለበት ሬዞናተር የመጀመሪያው ማሳያ ነው። በተለይም፣ ያገኘነው የQ ፋክተር እሴት ከፋይበር-ተጣመረ የLToI ማይክሮዲስክ ሬዞናተሮች በእጅጉ የላቀ ነው [9]።
መደምደሚያ፡በ1550 nm 0.28 dB/cm የሚጠፋ የLToI ሞገድ መሪ አዘጋጅተናል እና 1.1 ሚሊዮን የቀለበት ሬዞናተር Q ፋክተር አለው። የተገኘው አፈፃፀም ከዘመናዊ ዝቅተኛ ኪሳራ LNoI ሞገድ መሪ ጋር ተመሳሳይ ነው። በተጨማሪም፣ ለኦን-ቺፕ መስመራዊ ያልሆኑ አፕሊኬሽኖች የተመረተውን የLToI ሞገድ መሪ χ(3) መስመራዊነት መርምረናል።
የፖስታ ሰዓት፡ ህዳር-20-2024