Details

Предмет исследования. Дифференциальное модовое затухание и фильтрация фундаментальной моды в канальных оптических волноводах, полученных травлением тонкой пленки ниобата лития на буферном слое диоксида кремния. Цель работы. Разработка метода подавления высших мод в многомодовых канальных волноводах на основе тонкопленочного ниобата лития и определение топологии высокоэффективного интегрально-оптического фазового модулятора на основе тонкопленочного ниобата лития, изготавливаемого с использованием контактной фотолитографии. Метод. Численное моделирование и экспериментальное исследование оптических и электрооптических характеристик интегрально-оптического модулятора. Основные результаты. Проанализировано влияние планарных электродов на дифференциальное затухание высших мод и определены условия квазиодномодового режима распространения оптического излучения в фазовом интегрально-оптическом модуляторе на основе канального волновода, изготовленного травлением тонкопленочного ниобата лития. Предложена топология интегрально-оптического фазового модулятора, для которого экспериментально продемонстрировано эффективное подавление высших мод и высокая эффективность электрооптической модуляции. Достигнутый параметр эффективности UpL ~ 4 В см в 4 раза меньше, чем у коммерчески доступных интегрально-оптических фазовых модуляторов на основе объемного ниобата лития. Практическая значимость. Предложены подходы к решению задачи быстрого и недорогого производства интегрально-оптических модуляторов на основе тонкопленочного ниобата лития с использованием массоводоступной стандартной контактной фотолитографии, имеющей значительные ограничения по разрешению и точности совмещения.

Subjects of study are differential modal damping and filtering of fundamental mode in channel optical waveguides fabricated through etching of lithium niobate thin film on silicon dioxide buffer layer. Aims of study are development of a method for high-order modes suppression in multimode channel waveguides based on thin-film lithium niobate and determination of the topology of a highly efficient integrated optical phase modulator based on thin-film lithium niobate, fabricated using contact photolithography. Method. Numerical simulation and experimental investigation of optical and electro-optical properties of an integrated optical modulator. Main results. For an integrated optical phase modulator based on a channel waveguide produced by etching thin-film lithium niobate, the influence of planar electrodes on the differential damping of high-order modes is analyzed, and the conditions for the quasi-single-mode light propagation are determined. The topology of an integrated optical phase modulator is proposed, for which the effective suppression of high-order modes and the high efficiency of electro-optical modulation are experimentally demonstrated. The achieved parameter of modulation efficiency UpL ~ 4 V cm is 4 times less than that of commercially available integrated optical phase modulators based on bulk lithium niobate. Practical significance. Approaches to solving the problem of fast and inexpensive production of integrated optical modulators based on thin-film lithium niobate using mass-available standard contact photolithography, which has significant limitations in resolution and alignment accuracy, are shown.