አጭር መግለጫ፡-በ1550 nm ኢንሱሌተር ላይ የተመሰረተ ሊቲየም ታንታሌት ሞገድ 0.28 ዲቢቢ/ሴሜ ኪሳራ እና የቀለበት ሬዞናተር የጥራት ደረጃ 1.1 ሚሊዮን ሠርተናል። በመስመር ላይ ባልሆኑ የፎቶኒኮች የ χ(3) የመስመር ላይ ያልሆነ አተገባበር ተጠንቷል። እጅግ በጣም ጥሩ χ(2) እና χ(3) የመስመር ላይ ያልሆኑ ንብረቶችን ከጠንካራ የኦፕቲካል እገዳ ጋር በ"ኢንሱሌተር" አወቃቀሩ ምክንያት የሚያሳየው የሊቲየም ኒዮባት ኢንሱሌተር (LNoI) ጥቅሞች ለ ultrafast የሞገድ መመሪያ ቴክኖሎጂ ከፍተኛ እድገት አስገኝቷል። ሞዱላተሮች እና የተቀናጁ የመስመር ላይ ያልሆኑ ፎቶኒኮች [1-3]። ከኤል ኤን በተጨማሪ፣ ሊቲየም ታንታሌት (LT) እንደ መስመር አልባ የፎቶኒክ ቁሳቁስ ተመርምሯል። ከኤል.ኤን. ጋር ሲወዳደር LT ከፍተኛ የኦፕቲካል ጉዳት ጣራ እና ሰፋ ያለ የጨረር ግልጽነት መስኮት አለው [4, 5] ምንም እንኳን የኦፕቲካል መመዘኛዎቹ እንደ ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ እና የመስመር ላይ ያልሆኑ ቅንጅቶች ከኤልኤን [6, 7] ጋር ተመሳሳይ ናቸው. ስለዚህም LToI ለከፍተኛ የጨረር ሃይል የመስመር ላይ የፎቶኒክ አፕሊኬሽኖች እንደ ሌላ ጠንካራ እጩ ቁሳቁስ ጎልቶ ይታያል። በተጨማሪም LToI በከፍተኛ ፍጥነት በተንቀሳቃሽ ስልክ እና በገመድ አልባ ቴክኖሎጂዎች ላይ የሚተገበር የገጽታ አኮስቲክ ሞገድ (SAW) ማጣሪያ መሣሪያዎች ዋና ቁሳቁስ እየሆነ ነው። በዚህ ዐውደ-ጽሑፍ፣ የLTOI ዋፍሮች ለፎቶኒክ አፕሊኬሽኖች ይበልጥ የተለመዱ ቁሳቁሶች ሊሆኑ ይችላሉ። ሆኖም፣ እስካሁን ድረስ፣ በLTOI ላይ የተመሠረቱ ጥቂት የፎቶኒክ መሣሪያዎች ብቻ ሪፖርት የተደረጉት፣ እንደ ማይክሮዲስክ ሬዞናተሮች [8] እና ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ደረጃ ፈረቃዎች [9]። በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ዝቅተኛ ኪሳራ ያለው LToI የሞገድ መመሪያ እና አፕሊኬሽኑን በቀለበት አስተጋባ ውስጥ እናቀርባለን። በተጨማሪም፣ የ LToI ሞገድ መመሪያን χ(3) መስመር አልባ ባህሪያትን እናቀርባለን።
ቁልፍ ነጥቦች፡-
• ከ4-ኢንች እስከ 6-ኢንች LToI ዋይፋሪዎች፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ታንታሌት ዋይፋሮች፣ ከላይኛው የንብርብር ውፍረት ከ100 nm እስከ 1500 nm ያለው፣ የሀገር ውስጥ ቴክኖሎጂን እና የበሰሉ ሂደቶችን በመጠቀም።
• SINOI፡ እጅግ በጣም ዝቅተኛ ኪሳራ ያለው የሲሊኮን ናይትራይድ ስስ-ፊልም ዋፈር።
• SICOI: ከፍተኛ-ንፅህና ከፊል-ኢንሱላር ሲሊከን ካርቦይድ ስስ-ፊልም substrates ለሲሊኮን ካርቦዳይድ ፎቶኒክ የተቀናጁ ወረዳዎች።
• LTOI፡ ለሊቲየም ኒዮባት፣ ስስ ፊልም ሊቲየም ታንታሌት ዋፈርስ ጠንካራ ተፎካካሪ።
• LNOI፡ 8-ኢንች LNOI ትላልቅ መጠን ያላቸውን ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባት ምርቶችን በብዛት ለማምረት ይደግፋል።
በ Insulator Waveguides ላይ ማምረት፡-በዚህ ጥናት፣ ባለ 4-ኢንች LToI ዋይፈሮችን ተጠቀምን። የላይኛው LT ንብርብር ለSAW መሳሪያዎች 42° የሚሽከረከር Y-cut LT substrate ነው፣ እሱም በቀጥታ ከ 3 μm ውፍረት ያለው የሙቀት ኦክሳይድ ንብርብር ካለው ከ Si substrate ጋር የተቆራኘ፣ ብልጥ የመቁረጥ ሂደትን ይጠቀማል። ምስል 1(ሀ) የ LToI wafer የላይኛው እይታ ያሳያል፣ የላይኛው የኤልቲ ንብርብር ውፍረት 200 nm። የአቶሚክ ሃይል ማይክሮስኮፕ (ኤኤፍኤም) በመጠቀም የላይኛው የኤል.ቲ. ሽፋን ላይ ያለውን ሸካራነት ገምግመናል።
ምስል 1.(ሀ) የ LToI ዋፈር ከፍተኛ እይታ፣ (ለ) የላይኛው LT ንብርብር ወለል የ AFM ምስል፣ (ሐ) የላይኛው የኤልቲ ንብርብር ወለል የ PFM ምስል፣ (መ) የ LToI ማዕበል መመሪያ መስቀለኛ ክፍል፣ (ሠ) የተሰላ መሠረታዊ TE ሁነታ መገለጫ፣ እና (ረ) የ LToI waveguide ኮር የSEM ምስል ከሲኦ2 ተደራቢ ክምችት በፊት። በስእል 1 (ለ) ላይ እንደሚታየው የንጣፉ ውፍረት ከ 1 nm ያነሰ ነው, እና ምንም የጭረት መስመሮች አልተስተዋሉም. በተጨማሪም፣ በስእል 1 (ሐ) እንደሚታየው የፓይዞኤሌክትሪክ ምላሽ ኃይል ማይክሮስኮፒ (PFM) በመጠቀም የላይኛውን የኤልቲ ንብርብር የፖላራይዜሽን ሁኔታ መርምረናል። ከግንኙነቱ ሂደት በኋላም ቢሆን ወጥ የሆነ የፖላራይዜሽን ጥበቃ መደረጉን አረጋግጠናል።
ይህን የኤል.ቶ.አይ.ን ንጣፍ በመጠቀም፣የሞገድ መመሪያውን እንደሚከተለው ፈጠርን። በመጀመሪያ, የብረት ጭምብል ንብርብር ለቀጣይ የ LT ደረቅ ማሳከክ ተከማችቷል. ከዚያም የኤሌክትሮን ጨረር (ኢቢ) ሊቶግራፊ በብረት ጭንብል አናት ላይ ያለውን የ waveguide core ንድፍን ለመወሰን ተደረገ። በመቀጠል የ EB resist ን ንድፍ ወደ ብረቱ ጭምብል ሽፋን በደረቅ ማሳከክ አስተላልፈናል። ከዚያ በኋላ፣ የኤልቶአይ ሞገድ ማዕከሉ በኤሌክትሮን ሳይክሎሮን ድምጽ (ECR) ፕላዝማ ኢቲንግ በመጠቀም ተፈጠረ። በመጨረሻም የብረት ጭምብል ንብርብር በእርጥብ ሂደት ተወግዷል, እና የሲኦ2 ተደራቢ በፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካል ትነት ማጠራቀሚያ በመጠቀም ተከማችቷል. ምስል 1 (መ) የ LToI waveguide ንድፍ አቋራጭ ክፍልን ያሳያል። የጠቅላላው የኮር ቁመት፣ የጠፍጣፋ ቁመት እና የኮር ስፋት 200 nm፣ 100 nm እና 1000 nm በቅደም ተከተል ናቸው። ለኦፕቲካል ፋይበር መጋጠሚያ የኮር ወርድ በሞገድ መመሪያው ጠርዝ ላይ ወደ 3 μm እንደሚሰፋ ልብ ይበሉ።
ምስል 1 (ሠ) በ 1550 nm የመሠረታዊ transverse ኤሌክትሪክ (TE) ሁነታን የተሰላውን የኦፕቲካል ጥንካሬ ስርጭት ያሳያል. ምስል 1 (ረ) የሲኦ 2 ተደራቢ ከመቀመጡ በፊት የኤልቶአይ ዌቭ ጋይድ ኮር የፍተሻ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (SEM) ምስል ያሳያል።
የሞገድ መመሪያ ባህሪያት፡-በመጀመሪያ የቲ-ፖላራይዝድ ብርሃንን ከ1550 nm የሞገድ አምፕሊፋይድ ድንገተኛ የልቀት ምንጭ ወደ LToI የሞገድ ርዝማኔዎች በማስገባት የመስመራዊ ኪሳራ ባህሪያትን ገምግመናል። የስርጭት መጥፋት የተገኘው በእያንዳንዱ የሞገድ ርዝመት በሞገድ መመሪያ ርዝመት እና በማስተላለፍ መካከል ካለው ግንኙነት ቁልቁል ነው። በስእል 2 (ሀ) ላይ እንደሚታየው የሚለካው የስርጭት ኪሳራ 0.32, 0.28 እና 0.26 dB/cm በ 1530, 1550, እና 1570 nm. የተፈበረኩት LToI የሞገድ መመሪያዎች ዝቅተኛ ኪሳራ አፈጻጸምን ከዘመናዊ የኤል ኖአይ ሞገድ መመሪያዎች ጋር አነጻጽሮ አሳይተዋል።
በመቀጠል፣ በአራት-ሞገድ ድብልቅ ሂደት በሚፈጠረው የሞገድ ርዝመት ልወጣ በኩል የ χ(3) መስመር አልባነትን ገምግመናል። በ 1550.0 nm የማያቋርጥ የሞገድ ፓምፕ መብራት እና በ 1550.6 nm የሲግናል መብራት በ 12 ሚሜ ርዝመት ያለው ሞገድ ውስጥ እናስገባዋለን. በስእል 2 (ለ) ላይ እንደሚታየው የፋዝ-ኮንጁጌት (ስራ ፈት) የብርሃን ሞገድ ሲግናል መጠን የግብአት ሃይል በመጨመር ጨምሯል። በስእል 2 (ለ) ውስጥ ያለው ውስጠ-ቁምፊ የአራት-ሞገድ ድብልቅን የተለመደ የውጤት መጠን ያሳያል። በግቤት ሃይል እና ልወጣ ቅልጥፍና መካከል ካለው ግንኙነት፣የማይገናኝ መለኪያው (γ) በግምት 11 W^-1m እንደሚሆን ገምተናል።
ምስል 3.(ሀ) የተሰራውን የቀለበት አስተጋባ የማይክሮስኮፕ ምስል። (ለ) የተለያዩ ክፍተት መለኪያዎች ጋር ቀለበት resonator መካከል ማስተላለፊያ spectra. (ሐ) በ1000 nm ክፍተት ያለው የቀለበት ሬዞናተር የሚለካ እና በሎሬንትዢያን የተገጠመ የማስተላለፊያ ስፔክትረም
በመቀጠል የLTOI ቀለበት አስተጋባ እና ባህሪያቱን ገምግመናል። ምስል 3 (ሀ) የተሰራውን የቀለበት ድምጽ ማጉያውን የኦፕቲካል ማይክሮስኮፕ ምስል ያሳያል. የቀለበት አስተጋባው 100 µm ራዲየስ እና 100 μm ርዝመት ያለው ቀጥተኛ ክልል ያለው ጠመዝማዛ ክልልን ያካተተ የ"የሩጫ ውድድር" ውቅረትን ያሳያል። በቀለበት እና በአውቶቡስ ሞገድ ኮር መካከል ያለው ክፍተት ስፋት በ200 nm በተለይም በ800፣ 1000 እና 1200 nm ጭማሪዎች ይለያያል። ምስል 3 (ለ) ለእያንዳንዱ ክፍተት የማስተላለፊያ ስፔክትን ያሳያል, ይህም የመጥፋት ጥምርታ በክፍተቱ መጠን እንደሚቀየር ያሳያል. ከነዚህ እይታዎች፣ የ1000 nm ክፍተት ከፍተኛውን የመጥፋት ጥምርታ -26 ዲቢቢ ስለሚያሳይ በጣም ወሳኝ የሆኑ የማጣመር ሁኔታዎችን እንደሚያቀርብ ወስነናል።
በወሳኝነት የተጣመረውን ሬዞናተር በመጠቀም፣ በስእል 3 (ሐ) እንደሚታየው የ1.1 ሚሊዮን ውስጣዊ Q በማግኘት የመስመራዊ ማስተላለፊያ ስፔክትረምን ከሎሬንትዚያን ከርቭ ጋር በመግጠም የጥራት ደረጃውን (Q factor) ገምተናል። እንደእኛ እውቀት፣ ይህ በ waveguide-የተጣመረ LTOI ቀለበት ማስተጋባት የመጀመሪያው ማሳያ ነው። በተለይም፣ ያገኘነው የQ ፋክተር ዋጋ ከፋይበር-የተጣመሩ LTOI ማይክሮዲስክ ሬዞናተሮች [9] በእጅጉ የላቀ ነው።
ማጠቃለያ፡-በ1550 nm 0.28 ዲቢቢ/ሴሜ ኪሳራ እና የቀለበት ሬዞናተር Q 1.1 ሚሊዮን ኪሳራ ያለው LToI waveguide አዘጋጅተናል። የተገኘው አፈጻጸም ከዘመናዊ ዝቅተኛ ኪሳራ LNoI የሞገድ መመሪያዎች ጋር ይነጻጸራል። በተጨማሪም፣ በቺፕ ላይ ላልሆኑ አፕሊኬሽኖች የተሰራውን LToI የሞገድ መመሪያን χ(3) መስመር አልባነት መርምረናል።
የልጥፍ ሰዓት፡- ህዳር-20-2024