О роли анизотропии и нелинейных диффузионных эффектов при формировании волноводов в кристалле ниобата лития
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2021-1-49-58Ключевые слова:
канальные волноводы, диффузионные процессы, численное моделирование, анизотропия кристаллаАннотация
Проведено численное моделирование процесса диффузионного насыщения протонами монокристалла ниобата лития при создании системы двух канальных волноводов. Расчеты проведены с учетом наличия в технологии производства нескольких стадий, которые включают сначала введение в материал протонов путем обработки рабочей поверхности расплавом бензойной кислоты, а затем процедуру отжига образца. Проанализирован вклад нелинейной диффузии в процесс формирования волноводов. Показано, что существенное влияние на образование ступенчатой границы волновода оказывает процедура отжига монокристалла. Ранее стадия отжига количественно не исследовалась и на ее важную роль при формировании как можно более резкой границы между волноводом и материнской подложкой до сих пор не обращалось должного внимания. На основании экспериментальных данных о наличии на поверхности монокристалла ниобата лития переходного поверхностного слоя с ярко выраженными регулярными мезоструктурными направлениями построена модель анизотропной диффузии в твердом теле. Используя выведенные уравнения, проведено моделирование формы волновода в поперечном сечении для разных значений угла поворота главных осей по отношению к линиям отреза кристалла. Показано, что в области разветвления волновода, когда на этапе протонирования возможно взаимодействие диффузионных потоков, анизотропия диффузии может приводить к нарушению симметрии волноводов, что может сказаться на их оптических свойствах.Библиографические ссылки
Abouelleil M. M., Leonberger F. J. Waveguides in lithium niobate. J. Amer. Ceram. Soc., 1989, vol. 72, no. 8, pp. 1311–1321.
Paz-Pujalt G. R., Tucshel D. D. Depth profiling of proton exchanged LiNbO3 waveguides by micro-Raman spectroscopy. Appl. Phys. Lett., 1993, vol. 62, no. 26, P. 3411–3413.
Korkishko Yu. N., Fedorov V. A. Structural phase diagram of HxLi1-xNbO3 waveguides: the correlation between optical and structural properties. IEEE J. Select. Topics Quant. Electronics, 1996, vol. 2, no. 2, pp. 187–196.
Ponomarev R. S. Structural model of drift phenomena in optical microcircuit on the base of HxLi1-xNbO3 waveguides. Abstract of PhD thesis. Perm: Perm State University, 2014, 16 p. (In Russian).
Ponomarev R. S. Structural model of drift phenomena in optical microcircuit on the base of HxLi1-xNbO3 waveguides. PhD thesis. Perm: Perm State University, 2014, 148 p. (In Russian).
Voblikov E. D., Volyntsev A. B., Zhuravlev A.A., Kichanov A. V., Ponomarev R. S., Shevtsov D. I. Integrated optical modulator based on the Mach-Zehnder interferometer with an asymmetric waveguides topology. Trudy MAI, 2011, no. 46, 12 p. (Electronic resourse) URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=25992 (Access date: 10.03.2021)
Sosunov A., Ponomarev R., Semenova O., Petukhov I., Volyntsev A. Effect of pre-annealing of lithium niobate on the structure and optical characteristics of proton-exchanged waveguides. Optical Materials, 2019, vol. 88, pp. 176–180.
Permyakova E. V., Samoilova A. E. Modeling of the proton exchange in lithium niobate. Proc. of “Physics for Perm Region”, 2019, vol. 12, pp. 95–100.
Vohra S. T., Mickelson A. R., Asher S. E. Diffusion characteristics and waveguiding properties of proton exchanged and annealed LiNbO3 channel waveguides. J. Appl. Phys., 1989, vol. 66, no. 11, pp. 5161–5174. DOI: 10.1063/1.343751.
Gantmakher F. R. The theory of matrices. Chelsea Publ., 1960. 374 p.
Ferziger J. H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics. New York: Springer, 2002, 423 p.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
