薄膜铌酸锂中超长连续晶圆级周期性极化的优化
应用物理
2025-09-29 v1
摘要
周期性极化的薄膜铌酸锂（TFLN）晶体是高效量子光源和频率转换器的基础构建块。这些器件的效率强烈依赖于光与非线性材料之间的相互作用长度，且随该参数呈二次方缩放。然而，在TFLN中制造长且连续的极化区域仍具挑战性，连续极化区域的长度极少超过10 mm。在本工作中，我们展示了该领域的重大进展，实现了70 mm长度的连续极化区域周期性极化，极化周期为3微米，占空比接近50\%。我们比较了两种用于制造长连续极化区域的极化电极设计方法。第一种方法涉及单个连续70 mm长电极的极化。第二种方法采用分段方法，包括对超过20个独立区段进行极化，共同形成70 mm长的极化区域且无拼接误差。虽然连续电极允许更快的制造速度，但分段方法允许对极化进行单独优化，从而减少占空比变化。对周期性极化结果的详细分析表明，两者的结果均与先前报道的较短器件的极化结果一致。因此，我们展示了超越小芯片尺寸的晶圆级周期性极化，且周期性极化质量没有任何损失。我们的工作向高效、窄带和低泵浦功率非线性光学器件迈出了关键一步。
引用
@article{arxiv.2509.22342,
title = {Optimizing Ultra-Long Continuous Wafer-Scale Periodic Poling in Thin-Film Lithium Niobate},
author = {Laura Bollmers and Noah Spiegelberg and Michael Rüsing and Christof Eigner and Laura Padberg and Christine Silberhorn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.22342},
year = {2025}
}