4인치 6인치 리?? 탄탈레이트 웨이퍼 PIC-- 칩에 비선형 광학을 위한 저손실 격리기에 있는 리?? 탄탈레이트 파도 안내기
요약: 우리는 1550nm 단열기에서 0.28 dB/cm의 손실과 1.1m의 토로이드 공명자 품질 인수를 가진 리?? 탄탈레이트 파도 안내기를 개발했습니다.비선형 광학에서 χ(3) 비선형성의 응용은 연구됩니다..
1소개합니다.
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]LN 외에도 리?? 탄탈레이트 (LT) 는 비선형 광학 물질로 연구되었습니다.LT는 더 높은 광학 손상의 문턱과 더 넓은 광학 투명한 창을 가지고 있습니다 [4, 5], 비록 광학적 매개 변수는 굴절 지수와 비선형 계수 [6,7]와 같은 LN와 유사합니다.따라서 LToI는 고 광력 비선형 광학 애플리케이션에 대한 또 다른 강력한 재료 후보입니다.또한, LToI는 고속 이동 및 무선 애플리케이션을 위한 표면 음향파 (SAW) 필터 부품의 주요 재료로 부상하고 있습니다.LToI 칩은 광학 애플리케이션에 더 일반적인 재료가 될 수 있습니다.그러나 현재까지 마이크로 디스크 공명기 [8] 및 전기 광학 단계 전환기 [9]와 같은 LTOI 기반 광학 장치가 거의 보고되지 않았습니다.우리는 저손실 LToI 파도지도를 도입하고 반지 공명기에 적용합니다또한, LToI 파도 안내자의 χ (x) (3) 비선형성이 제공됩니다.
강조점
4 "-6"를 제공LTOI웨이퍼, 얇은 필름 리?? 탄탈레이트 웨이퍼, 상단 두께 100nm-1500nm, 국내 기술, 성숙한 프로세스
다른 제품
LTOI리?? 니오바이트의 가장 강력한 경쟁자는 얇은 필름 리?? 탄탈레이트 웨이퍼입니다.
LNOI8인치 LNOI는 더 큰 규모에서 리?? 니오바트 얇은 필름의 대량 생산을 지원합니다.
LT 단열기 파도 안내기 제조
이 연구에서 우리는 4인치 LTOI 웨이퍼를 사용했습니다.상위 LT 층은 SAW 장치에 대한 상업용 42 ° 회전 Y 절단 LT 기판으로 3 μm 두께의 열 산화층으로 Si 기판에 직접 결합하고 지능형 절단 프로세스를 수행합니다.그림 1 (a) 는 LToI 웨이퍼의 상단의 모습을 보여줍니다. 상단 LT 층은 두께 200 nm입니다. 우리는 원자 힘 현미경 (AFM) 을 사용하여 상단 LT 층의 표면 거칠성을 평가했습니다.
그림 1. (a) LToI 웨이퍼의 위쪽 시각, (b) 상위 LT층 표면의 AFM 이미지, (c) 상위 LT층 표면의 PFM 이미지, (d) LToI 파도지도의 스케마적 가로 절단,(e) 기본 TE 모드의 계산된 윤곽, 그리고 (f) SiO2 코팅 퇴적 전에 LToI 파도 유도 코어의 SEM 이미지.
그림 1 (b) 에 나타난 바와 같이, 표면 거칠기는 1 nm 미만이며, 스크래치 라인은 관찰되지 않습니다.우리는 위 LT 층의 양극화를 피에조 전기 반응 힘 현미경 (PFM) 을 사용하여 조사, 그림 1 (c) 에서 보여진 것처럼 결합 과정 후에도 균일한 양극화가 유지되었다는 것을 확인했습니다.
사용LTOI기판, 우리는 아래와 같이 파도 유도자를 제조합니다. 먼저, 우리는 후속 LT 건조 에칭을 위해 금속 마스크 층을 저장합니다.우리는 다음 전자 빔 (EB) 리토그래피를 수행 금속 마스크 층 위에 waveguide 코어 패턴을 정의다음으로, 우리는 EB 저항 패턴을 금속 마스크 층에 드라이 에치링으로 옮겼습니다. 그 후 LToI 파도 유도 코어는 전자 사이클로트론 공명 (ECR) 플라즈마 에치링으로 형성됩니다. 마지막으로,우리는 습한 과정에 의해 금속 마스크 층을 제거하고 플라스마 강화 화학 증기 퇴적에 의해 SiO2 덮개 층을 퇴적그림 1 (d) 는 LToI 파도 안내기의 도형적 가로 절단입니다. 전체 핵 높이, 판 높이 및 핵 폭은 각각 200, 100 및 1000 nm입니다.유선 결합을 용이하게 하기 위해, 원심의 폭은 파도 선도자 가장자리에 3μm로 확장됩니다. 그림 1 (e) 는 1550 nm의 기본 가로 전기장 (TE) 모드에서 빛 파동 강도의 계산 분포를 보여줍니다.그림 1 (f) 는 SiO2 코팅이 퇴적되기 전에 LToI 파도 유도 코어의 스캔 전자 현미경 (SEM) 이미지를 보여줍니다..
파도 지도 특성
먼저, 우리는 1550nm의 증폭된 자기 방출 광원으로부터 TE 양극화 빛을 다양한 길이의 LToI 파도 안내기에 공급함으로써 선형 손실 특성을 평가합니다.전파 손실은 파도 선수의 길이와 각 파장의 송전성 사이의 관계의 기울기에서 얻습니다.측정된 전파 손실은 0.32, 0.28 및 0.26 dB/cm는 각각 1530, 1550 및 1570 nm에서, 그림 2 (a) 에 나타납니다.제조된 LToI 파도 안내기는 가장 진보된 LNOI 파도 안내기와 유사한 상당히 낮은 손실 성능을 나타냅니다 [10].
그 다음 우리는 χ(3) 비선형성을 평가합니다.
우리는 1550.0 nm 연속파 펌프 빛파와 1550.6 nm 신호 빛파를 12 mm 길이의 파도 안내기에 공급했습니다. 그림 2 (b) 에 나타난 것처럼,단계 결합 (실동) 빛파 신호 강도는 입력 전력 증가와 함께 증가합니다.도 2 (b) 의 그림은 4파 혼합에 대한 전형적인 출력 스펙트럼을 보여줍니다. 입력 전력과 변환 효율 사이의 관계에서,우리는 비선형 매개 변수 (γ) 를 약 11W-1m로 추정할 수 있습니다.
그림 3. (a) 제조 된 반지 공명기의 현미경 이미지. (b) 다양한 간격 매개 변수와 함께 반지 공명기의 전송 스펙트럼.(c) 1000nm의 간격과 로렌츠식 전송 스펙트럼의 반지 공명기의 측정
링 레조나터에 적용
다음으로, 우리는 LTOI 링 공명기를 제조하고 그 특성을 평가했습니다. 그림 3 (a) 는 제조 된 링 공명기의 광 현미경 이미지를 보여줍니다.반지 공명기는 반지름 100μm의 곡선 영역과 길이가 100μm의 직선 영역으로 구성된 "연구로" 구성을 가지고 있습니다.링과 버스 파도 유도 코어 사이의 간격 너비는 200 nm, 즉 800, 1000, 1200 nm의 증가로 변합니다. 그림 3 (b) 는 각 간격의 전송 스펙트럼을 보여줍니다.멸종 비율이 격차에 따라 변한다는 것을 보여줍니다.이 스펙트럼에서 우리는 1000nm 간격이 거의 중요한 결합 조건을 제공한다는 것을 결정했습니다.우리는 Lorentzian을 통해 선형 전송 스펙트럼을 조정하여 품질의 요인 (Q 요인) 을 추정합니다., 그리고 그림 3 (c) 에 나타난 것처럼 1.1 백만의 내부 Q 인수를 얻습니다. 우리의 지식에 따르면 이것은 파도 유도 결합 LToI 링 rezonator의 첫 번째 시범입니다. 특히,우리가 얻은 Q 요인 값은 섬유 결합 된 LToI 마이크로 디스크 공명 장치보다 훨씬 높습니다 [9]
결론
우리는 1550nm에서 0.28 dB/cm의 손실과 1.1m의 반지 공명 Q 값을 가진 LTOI 파도 안내기를 개발했습니다.
그 성능은 최첨단 LNoI 저손실 파도 안내기와 비교할 수 있습니다.또한 칩 상의 비선형 응용 프로그램에서 제조 된 LTOI 파도 안내자의 비선형성이 연구됩니다..
* 저작권 관련 문제 가 있는 경우 저희에게 연락 하시면 즉시 해결 될 것 입니다.
