Summarium:Ducem undarum lithii tantalati, insulatore fundatum, 1550 nm longitudinis elaboravimus, cum iactura 0.28 dB/cm et factore qualitatis resonatoris anularis 1.1 millionum. Applicatio nonlinearitatis χ(3) in photonicis non linearibus investigata est. Commoda lithii niobati in insulatore (LNoI), quod proprietates nonlineares χ(2) et χ(3) excellentes una cum forti confinamento optico propter structuram "insulatoris-in" exhibet, ad progressus significativos in technologia ducum undarum pro modulatoribus ultravelocibus et photonicis non linearibus integratis duxerunt [1-3]. Praeter LN, lithii tantalas (LT) etiam ut materia photonica non linearis investigata est. Comparata cum LN, LT limen damni optici altiorem et fenestram perspicuitatis opticae latiorem habet [4, 5], quamquam parametri eius optici, ut index refractionis et coefficientes non lineares, similes sunt illis LN [6, 7]. Itaque LToI eminet ut alia materia candidata valida ad applicationes photonicas non lineares magnae potentiae opticae. Praeterea, LToI fit materia primaria pro machinis filtrationis undarum acusticarum superficialium (SAW), applicabilis in technologiis mobilibus et sine filis altae celeritatis. In hoc contextu, laminae LToI fortasse materiae frequentiores fient pro applicationibus photonicis. Attamen, ad hodiernum diem, pauca tantum machinae photonicae in LToI fundatae relatae sunt, ut resonatores microdisci [8] et mutatores phasis electro-optici [9]. In hoc articulo, ductum undarum LToI cum iactura humili et eius applicationem in resonatore anulari proponimus. Insuper, proprietates non lineares χ(3) ducti undarum LToI praebemus.
Puncta Clavis:
• Offerimus laminas LToI a 4 ad 6 unciarum, laminas lithii tantalati tenui membrana, crassitudinibus stratorum superiorum a 100 nm ad 1500 nm variantibus, technologia domestica et processibus maturis utentes.
• SINOI: Lamellae tenues nitridi silicii cum iactura infima.
• SICOI: Substrata pelliculae tenuis carburi silicii semi-insulantia altae puritatis pro circuitibus integratis photonicis carburi silicii.
• LTOI: Aemulus fortis lithii niobatis, laminis lithii tantalatis tenuibus.
• LNOI: LNOI octo unciarum productionem magnam productorum lithii niobatis tenuis pelliculae maioris scalae sustinens.
Fabricatio in Ductibus Undarum Insulatorum:In hoc studio, laminas LToI quattuor unciarum usi sumus. Stratum LT superius est substratum LT commerciale 42° rotatum Y-sectum pro machinis SAW, quod directe ad substratum Si cum strato oxidi thermalis 3 µm crassitudinis, processu sectionis callido utens, adhaeret. Figura 1(a) conspectum desuper laminae LToI ostendit, crassitudine strati LT superioris 200 nm. Asperitatem superficiei strati LT superioris per microscopiam vim atomicam (AFM) aestimavimus.
Figura 1.(a) Prospectus desuper lamellae LToI, (b) Imago AFM superficiei strati LT superioris, (c) Imago PFM superficiei strati LT superioris, (d) Sectio transversalis schematica ductoris undarum LToI, (e) Figura modi TE fundamentalis calculata, et (f) Imago SEM nuclei ductoris undarum LToI ante depositionem strati superpositi SiO2. Ut in Figura 1 (b) demonstratur, asperitas superficiei minor quam 1 nm est, et nullae lineae scalpturae observatae sunt. Praeterea, statum polarizationis strati LT superioris examinavimus utens microscopio vis responsae piezoelectricae (PFM), ut in Figura 1 (c) depictum est. Confirmavimus polarizationem uniformem servatam esse etiam post processum nexus.
Hoc substrato LToI utentes, ductorem undarum hoc modo fabricavimus. Primo, stratum larvae metallicae depositum est ad subsequentem corrosionem siccam LT. Deinde, lithographia fasciculi electronici (EB) peracta est ad formam nuclei ductoris undarum super stratum larvae metallicae definiendam. Postea, formam resistentiae EB ad stratum larvae metallicae per corrosionem siccam transtulimus. Postea, nucleus ductoris undarum LToI formatus est per corrosionem plasmatis resonantiae cyclotronis electronicae (ECR). Denique, stratum larvae metallicae per processum humidum remotum est, et stratum superius SiO2 depositum est per depositionem vaporis chemici plasma aucti. Figura 1 (d) sectionem transversalem schematicam ductoris undarum LToI ostendit. Altitudo totalis ductoris undarum, altitudo laminae, et latitudo ductoris sunt 200 nm, 100 nm, et 1000 nm, respective. Nota latitudinem ductoris undarum ad 3 µm in margine ductoris undarum pro copulatione fibrae opticae expandere.
Figura 1 (e) distributionem intensitatis opticae computatam modi electrici transversi (TE) fundamentalis ad 1550 nm ostendit. Figura 1 (f) imaginem microscopii electronici scandentis (SEM) nuclei ductus undarum LToI ante depositionem strati superpositi SiO2 ostendit.
Proprietates Ductoris Undarum:Primum proprietates iacturae linearis aestimavimus lucem TE-polarizatam ex fonte emissionis spontaneae amplificatae longitudinis undae 1550 nm in ductos undarum LToI longitudinum variabilium immittendo. Iactura propagationis ex inclinatione relationis inter longitudinem ducti undae et transmissionem ad singulas longitudines undae obtenta est. Iacturae propagationis mensuratae 0.32, 0.28, et 0.26 dB/cm ad 1530, 1550, et 1570 nm respective erant, ut in Figura 2 (a) demonstratur. Ducti undarum LToI fabricati comparabilem actionem iacturae humilis cum ductis undarum LNoI artis recentissimis exhibuerunt [10].
Deinde, nonlinearitatem χ(3) per conversionem longitudinis undae a processu mixtionis quattuor undarum generatam aestimavimus. Lumen antliae undae continuae ad 1550.0 nm et lumen signalis ad 1550.6 nm in ducem undarum 12 mm longum immisimus. Ut in Figura 2 (b) demonstratur, intensitas signalis undae lucis phasis-coniugatae (otiosae) cum crescente potentia ingressa augebatur. Imago inclusa in Figura 2 (b) spectrum typicum emissionis mixtionis quattuor undarum ostendit. Ex relatione inter potentiam ingressam et efficientiam conversionis, parametrum nonlinearem (γ) circiter 11 W^-1m esse aestimavimus.
Figura III.(a) Imago microscopica resonatoris anularis fabricati. (b) Spectra transmissionis resonatoris anularis cum variis parametris hiatus. (c) Spectrum transmissionis resonatoris anularis cum hiatu 1000 nm mensuratum et secundum Lorentzian aptatum.
Deinde, resonatorem anularem LToI fabricavimus eiusque proprietates aestimavimus. Figura 3 (a) imaginem microscopii optici resonatoris anularis fabricati ostendit. Resonator anularis configurationem "cursi" habet, constantem ex regione curva cum radio 100 µm et regione recta 100 µm longitudinis. Latitudo intervalli inter anulum et nucleum ductoris undarum variat incrementis 200 nm, praesertim ad 800, 1000, et 1200 nm. Figura 3 (b) spectra transmissionis pro quolibet intervallo ostendit, indicando rationem extinctionis cum magnitudine intervalli mutari. Ex his spectris, determinavimus intervallum 1000 nm condiciones copulationis fere criticas praebere, cum maximam rationem extinctionis -26 dB exhibeat.
Resonatore critice coniuncto utentes, factorem qualitatis (factorem Q) aestimavimus spectrum transmissionis linearis curva Lorentziana aptando, factorem Q internum 1.1 millionum obtinentes, ut in Figura 3 (c) demonstratur. Quantum scimus, haec est prima demonstratio resonatoris anularis LToI cum indice undarum coniuncti. Notandum est valorem factoris Q quem assecuti sumus significanter altiorem esse quam resonatoris microdisci LToI cum fibra coniuncti [9].
Conclusio:Ducem undarum LToI cum iactura 0.28 dB/cm ad 1550 nm et factore Q resonatoris anularis 1.1 millionum elaboravimus. Efficacia obtenta comparabilis est cum ea ducum undarum LNoI cum iactura humili modernorum. Praeterea, nonlinearitatem χ(3) ducis undarum LToI fabricati pro applicationibus nonlinearibus in chip investigavimus.
Tempus publicationis: Nov-XX-MMXXIV