சுருக்கம்:0.28 dB/cm இழப்பு மற்றும் 1.1 மில்லியன் ரிங் ரெசனேட்டர் தரக் காரணியுடன் 1550 nm இன்சுலேட்டர் அடிப்படையிலான லித்தியம் டான்டலேட் அலை வழிகாட்டியை உருவாக்கியுள்ளோம். நேரியல் அல்லாத ஒளிக்கதிர்களில் χ(3) நேரியல் அல்லாத பயன்பாடு ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. லித்தியம் நியோபேட் ஆன் இன்சுலேட்டரின் (LNoI) நன்மைகள், சிறந்த χ(2) மற்றும் χ(3) நேரியல் அல்லாத பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது மற்றும் அதன் "இன்சுலேட்டர்-ஆன்" கட்டமைப்பின் காரணமாக வலுவான ஒளியியல் அடைப்பு, அல்ட்ராஃபாஸ்டுக்கான அலை வழிகாட்டி தொழில்நுட்பத்தில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுத்தது. மாடுலேட்டர்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் [1-3]. LN ஐத் தவிர, லித்தியம் டான்டலேட் (LT) ஒரு நேரியல் அல்லாத ஃபோட்டானிக் பொருளாகவும் ஆராயப்பட்டது. LN உடன் ஒப்பிடும்போது, LT ஆனது அதிக ஆப்டிகல் சேத வரம்பு மற்றும் பரந்த ஒளியியல் வெளிப்படைத்தன்மை சாளரம் [4, 5] ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது, இருப்பினும் அதன் ஒளிவிலகல் அளவுருக்கள், ஒளிவிலகல் குறியீடு மற்றும் நேரியல் அல்லாத குணகங்கள் போன்றவை LN [6, 7] போன்றது. எனவே, உயர் ஆப்டிகல் பவர் அல்லாத ஃபோட்டானிக் பயன்பாடுகளுக்கான மற்றொரு வலுவான வேட்பாளர் பொருளாக LToI தனித்து நிற்கிறது. மேலும், அதிவேக மொபைல் மற்றும் வயர்லெஸ் தொழில்நுட்பங்களில் பொருந்தக்கூடிய மேற்பரப்பு ஒலி அலை (SAW) வடிகட்டி சாதனங்களுக்கான முதன்மைப் பொருளாக LToI மாறி வருகிறது. இந்த சூழலில், ஃபோட்டானிக் பயன்பாடுகளுக்கு LToI செதில்கள் மிகவும் பொதுவான பொருட்களாக மாறக்கூடும். இருப்பினும், இன்றுவரை, மைக்ரோ டிஸ்க் ரெசனேட்டர்கள் [8] மற்றும் எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் ஃபேஸ் ஷிஃப்டர்கள் [9] போன்ற LToI அடிப்படையிலான சில ஃபோட்டானிக் சாதனங்கள் மட்டுமே பதிவாகியுள்ளன. இந்த தாளில், குறைந்த இழப்பு LToI அலை வழிகாட்டி மற்றும் அதன் பயன்பாட்டை ரிங் ரெசனேட்டரில் வழங்குகிறோம். கூடுதலாக, LToI அலை வழிகாட்டியின் χ(3) நேரியல் அல்லாத பண்புகளை நாங்கள் வழங்குகிறோம்.
முக்கிய புள்ளிகள்:
• உள்நாட்டு தொழில்நுட்பம் மற்றும் முதிர்ந்த செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி, 100 nm முதல் 1500 nm வரையிலான மேல் அடுக்கு தடிமன் கொண்ட 4-இன்ச் முதல் 6-இன்ச் வரையிலான LToI செதில்கள், மெல்லிய-பட லித்தியம் டான்டலேட் செதில்களை வழங்குதல்.
• சினோய்: அல்ட்ரா-குறைந்த இழப்பு சிலிக்கான் நைட்ரைடு மெல்லிய-படச் செதில்கள்.
• SICOI: சிலிக்கான் கார்பைடு ஃபோட்டானிக் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளுக்கான உயர்-தூய்மை அரை-இன்சுலேடிங் சிலிக்கான் கார்பைடு மெல்லிய-பட அடி மூலக்கூறுகள்.
• LTOI: லித்தியம் நியோபேட், மெல்லிய-பட லித்தியம் டான்டலேட் செதில்களுக்கு வலுவான போட்டியாளர்.
• LNOI: 8-அங்குல LNOI பெரிய அளவிலான மெல்லிய-திரைப்பட லித்தியம் நியோபேட் தயாரிப்புகளின் வெகுஜன உற்பத்தியை ஆதரிக்கிறது.
இன்சுலேட்டர் அலை வழிகாட்டிகளில் உற்பத்தி:இந்த ஆய்வில், 4-இன்ச் LToI செதில்களைப் பயன்படுத்தினோம். மேல் LT அடுக்கு என்பது SAW சாதனங்களுக்கான வணிகரீதியான 42° சுழற்றப்பட்ட Y-கட் LT அடி மூலக்கூறு ஆகும், இது 3 µm தடிமன் கொண்ட ஒரு Si அடி மூலக்கூறுடன் நேரடியாக பிணைக்கப்பட்டு, ஒரு ஸ்மார்ட் கட்டிங் செயல்முறையைப் பயன்படுத்துகிறது. படம் 1(a) 200 nm மேல் LT லேயர் தடிமன் கொண்ட LToI செதில்களின் மேல் காட்சியைக் காட்டுகிறது. அணுசக்தி நுண்ணோக்கியை (AFM) பயன்படுத்தி மேல் LT அடுக்கின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையை மதிப்பீடு செய்தோம்.
படம் 1.(அ) LToI செதில்களின் மேல் பார்வை, (b) மேல் LT லேயரின் மேற்பரப்பின் AFM படம், (c) மேல் LT லேயரின் மேற்பரப்பின் PFM படம், (d) LToI அலை வழிகாட்டியின் திட்ட குறுக்கு வெட்டு, (இ) கணக்கிடப்பட்ட அடிப்படை TE பயன்முறை சுயவிவரம் மற்றும் (f) SiO2 ஓவர்லேயர் படிவுக்கு முன் LToI அலை வழிகாட்டி மையத்தின் SEM படம். படம் 1 (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை 1 nm க்கும் குறைவாக உள்ளது, மேலும் கீறல் கோடுகள் காணப்படவில்லை. கூடுதலாக, படம் 1 (c) இல் சித்தரிக்கப்பட்டுள்ளபடி, பைசோ எலக்ட்ரிக் ரெஸ்பான்ஸ் ஃபோர்ஸ் மைக்ரோஸ்கோபி (PFM) ஐப் பயன்படுத்தி மேல் LT லேயரின் துருவமுனைப்பு நிலையை ஆய்வு செய்தோம். பிணைப்பு செயல்முறைக்குப் பிறகும் சீரான துருவமுனைப்பு பராமரிக்கப்படுவதை நாங்கள் உறுதிப்படுத்தினோம்.
இந்த LToI அடி மூலக்கூறைப் பயன்படுத்தி, அலை வழிகாட்டியை பின்வருமாறு உருவாக்கினோம். முதலில், எல்டியின் உலர் செதுக்கலுக்கு ஒரு உலோக முகமூடி அடுக்கு டெபாசிட் செய்யப்பட்டது. பின்னர், உலோக முகமூடி அடுக்கின் மேல் அலை வழிகாட்டி மைய வடிவத்தை வரையறுக்க எலக்ட்ரான் கற்றை (ஈபி) லித்தோகிராபி செய்யப்பட்டது. அடுத்து, உலர் எச்சிங் மூலம் EB ரெசிஸ்ட் பேட்டர்னை மெட்டல் மாஸ்க் லேயருக்கு மாற்றினோம். பின்னர், எலக்ட்ரான் சைக்ளோட்ரான் அதிர்வு (ECR) பிளாஸ்மா எச்சிங்கைப் பயன்படுத்தி LToI அலை வழிகாட்டி கோர் உருவாக்கப்பட்டது. இறுதியாக, உலோக முகமூடி அடுக்கு ஈரமான செயல்முறை மூலம் அகற்றப்பட்டது, மேலும் ஒரு SiO2 மேலடுக்கு பிளாஸ்மா-மேம்படுத்தப்பட்ட இரசாயன நீராவி படிவுகளைப் பயன்படுத்தி டெபாசிட் செய்யப்பட்டது. படம் 1 (d) LToI அலை வழிகாட்டியின் திட்ட குறுக்குவெட்டைக் காட்டுகிறது. மொத்த மைய உயரம், தட்டு உயரம் மற்றும் மைய அகலம் முறையே 200 nm, 100 nm மற்றும் 1000 nm ஆகும். ஆப்டிகல் ஃபைபர் இணைப்பிற்காக அலை வழிகாட்டி விளிம்பில் மைய அகலம் 3 µm வரை விரிவடைகிறது என்பதை நினைவில் கொள்ளவும்.
படம் 1 (e) 1550 nm இல் அடிப்படை குறுக்கு மின் (TE) பயன்முறையின் கணக்கிடப்பட்ட ஆப்டிகல் செறிவு பரவலைக் காட்டுகிறது. படம் 1 (f) SiO2 மேலடுக்கு படிவதற்கு முன் LToI அலை வழிகாட்டி மையத்தின் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (SEM) படத்தைக் காட்டுகிறது.
அலை வழிகாட்டி பண்புகள்:1550 nm அலைநீளம் பெருக்கப்பட்ட தன்னிச்சையான உமிழ்வு மூலத்திலிருந்து TE-துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியை வெவ்வேறு நீளங்களின் LToI அலை வழிகாட்டிகளில் உள்ளீடு செய்வதன் மூலம் நேரியல் இழப்பு பண்புகளை முதலில் மதிப்பீடு செய்தோம். ஒவ்வொரு அலைநீளத்திலும் அலை வழிகாட்டி நீளத்திற்கும் பரிமாற்றத்திற்கும் இடையிலான உறவின் சரிவிலிருந்து பரவல் இழப்பு பெறப்பட்டது. படம் 2 (a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, முறையே 1530, 1550 மற்றும் 1570 nm இல் 0.32, 0.28, மற்றும் 0.26 dB/cm என அளவிடப்பட்ட பரப்புதல் இழப்புகள். புனையப்பட்ட LToI அலை வழிகாட்டிகள் அதிநவீன LNoI அலை வழிகாட்டிகளுடன் ஒப்பிடக்கூடிய குறைந்த-இழப்பு செயல்திறனை வெளிப்படுத்தின [10].
அடுத்து, நான்கு அலை கலவை செயல்முறையால் உருவாக்கப்பட்ட அலைநீள மாற்றத்தின் மூலம் χ(3) நேரியல் அல்லாத தன்மையை மதிப்பீடு செய்தோம். 1550.0 nm இல் தொடர்ச்சியான அலை பம்ப் ஒளியையும் 1550.6 nm இல் ஒரு சமிக்ஞை விளக்கையும் 12 மிமீ நீள அலை வழிகாட்டியில் உள்ளிடுகிறோம். படம் 2 (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உள்ளீட்டு சக்தியை அதிகரிப்பதன் மூலம் கட்டம்-இணைப்பு (ஐட்லர்) ஒளி அலை சமிக்ஞை தீவிரம் அதிகரித்தது. படம் 2 (b) இல் உள்ள இன்செட் நான்கு-அலை கலவையின் வழக்கமான வெளியீட்டு நிறமாலையைக் காட்டுகிறது. உள்ளீட்டு சக்தி மற்றும் மாற்றும் திறன் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவில் இருந்து, நாங்கள் நேரியல் அல்லாத அளவுரு (γ) தோராயமாக 11 W^-1m என மதிப்பிட்டோம்.
படம் 3.(அ) புனையப்பட்ட ரிங் ரெசனேட்டரின் நுண்ணோக்கி படம். (ஆ) பல்வேறு இடைவெளி அளவுருக்கள் கொண்ட ரிங் ரெசனேட்டரின் டிரான்ஸ்மிஷன் ஸ்பெக்ட்ரா. (c) 1000 nm இடைவெளியுடன் ரிங் ரெசனேட்டரின் அளவிடப்பட்ட மற்றும் லோரென்ட்ஜியன் பொருத்தப்பட்ட டிரான்ஸ்மிஷன் ஸ்பெக்ட்ரம்.
அடுத்து, LToI ரிங் ரெசனேட்டரை உருவாக்கி அதன் பண்புகளை மதிப்பீடு செய்தோம். படம் 3 (அ) புனையப்பட்ட ரிங் ரெசனேட்டரின் ஆப்டிகல் மைக்ரோஸ்கோப் படத்தைக் காட்டுகிறது. ரிங் ரெசனேட்டர் 100 µm ஆரம் மற்றும் 100 µm நீளம் கொண்ட ஒரு வளைந்த பகுதியைக் கொண்ட ஒரு "பந்தயப் பாதை" உள்ளமைவைக் கொண்டுள்ளது. மோதிரத்திற்கும் பஸ் அலை வழிகாட்டி மையத்திற்கும் இடையே உள்ள இடைவெளி அகலம் 200 nm அதிகரிப்புகளில் மாறுபடும், குறிப்பாக 800, 1000 மற்றும் 1200 nm. படம் 3 (b) ஒவ்வொரு இடைவெளிக்கும் டிரான்ஸ்மிஷன் ஸ்பெக்ட்ராவைக் காட்டுகிறது, இது இடைவெளி அளவுடன் அழிவு விகிதம் மாறுகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. இந்த ஸ்பெக்ட்ராவில் இருந்து, 1000 nm இடைவெளியானது கிட்டத்தட்ட முக்கியமான இணைப்பு நிலைமைகளை வழங்குகிறது, ஏனெனில் இது -26 dB இன் மிக உயர்ந்த அழிவு விகிதத்தை வெளிப்படுத்துகிறது.
விமர்சன ரீதியாக இணைக்கப்பட்ட ரெசனேட்டரைப் பயன்படுத்தி, லோரென்ட்ஜியன் வளைவுடன் நேரியல் பரிமாற்ற நிறமாலையைப் பொருத்தி, படம் 3 (c) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உள் Q காரணி 1.1 மில்லியனைப் பெறுவதன் மூலம் தரக் காரணியை (Q காரணி) மதிப்பிட்டோம். எங்கள் அறிவைப் பொறுத்தவரை, அலை வழிகாட்டி-இணைந்த LToI ரிங் ரெசனேட்டரின் முதல் ஆர்ப்பாட்டம் இதுவாகும். குறிப்பிடத்தக்க வகையில், நாம் அடைந்த Q காரணி மதிப்பு, ஃபைபர்-இணைந்த LToI மைக்ரோ டிஸ்க் ரெசனேட்டர்களை விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது [9].
முடிவு:1550 nm இல் 0.28 dB/cm இழப்பு மற்றும் 1.1 மில்லியன் ரிங் ரெசனேட்டர் Q காரணி கொண்ட LToI அலை வழிகாட்டியை உருவாக்கினோம். பெறப்பட்ட செயல்திறன் அதிநவீன குறைந்த இழப்பு LNoI அலை வழிகாட்டிகளுடன் ஒப்பிடத்தக்கது. கூடுதலாக, ஆன்-சிப் அல்லாத நேரியல் பயன்பாடுகளுக்காக தயாரிக்கப்பட்ட LToI அலை வழிகாட்டியின் χ(3) நேரியல் அல்லாத தன்மையை ஆராய்ந்தோம்.
இடுகை நேரம்: நவம்பர்-20-2024