We show that by adjusting substrate

We show that by adjusting substrate temperature, oxygen flow rate and RF sputtering power, we can deposit waveguide-quality amorphous and polycrystalline-anatase TiO2 thin films. At visible and near-infrared wavelengths, our amorphous TiO2 thin films exhibit significantly lower propagation losses. The difference in propagation loss is most evident in the visible. In the 0.25-µm-thick films prepared for this study, we observe a pronounced visible streak of light across tens of mm in the amorphous film, but observe no measureable 633-nm-light propagation in the polycrystalline film. We partially attribute the difference in loss to the larger surface roughness in the anatase thin film. Despite having higher thin-film losses, the anatase phase of TiO2 offers potential advantages for microphotonic devices in terms of greater thermal stability [36], higher refractive index, and higher nonlinearity [29]. Reduced nanocrystal size and smoother surfaces may lead to lower losses in the polycrystalline films.
We also demonstrate a suitable method for fabricating submicrometer-wide strip waveguides using both types of TiO2 thin film. The amorphous TiO2 strip waveguides have lower propagation losses at 633 and 780 nm than the anatase waveguides. As with the thin films, the difference is most significant at 633 nm, where we have recently demonstrated amorphous TiO2 microring resonators for visible-light systems [24]. In both amorphous and polycrystalline waveguides, we measure losses on the order of 0.3−0.5 dB/mm at 1550 nm, which are comparable to those initially reported in other high-refractive-index-contrast photonic waveguides [2, 37, 38]. The comparable losses at 1550 nm can be explained by the reduced influence of surface and edge roughness, and the low optical confinement within the TiO2 core (< 40%) whereby the majority of light propagates in the low-loss cladding layers.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เราแสดงว่า โดยการปรับพื้นผิวอุณหภูมิ อัตราการไหลของออกซิเจน และพ่นไฟ RF เราสามารถฝาก waveguide คุณภาพไปและฟิล์มบาง TiO2 anatase ค ที่เห็น และใกล้อินฟราเรดความยาวคลื่น ของฟิล์มบาง TiO2 ไปแสดงเผยแพร่ต่ำขาด ขาดทุนเผยแพร่ความแตกต่างได้ชัดในการมองเห็น ในฟิล์มหนา 0.25-µm เตรียมพร้อมสำหรับการศึกษานี้ เราสังเกตอับแสงเห็นออกเสียงข้ามสิบมม.ฟิล์มไป แต่สังเกตไม่แพร่กระจาย 633 nm แสง measureable ในภาพยนตร์ค เราบางส่วนกำหนดต่างสูญหายกับความหยาบผิวขนาดใหญ่ในฟิล์มบาง ๆ anatase แม้จะมีการสูญเสียสูงกว่าแบบฟิล์ม ระยะ anatase ของ TiO2 มีประโยชน์อาจเกิดขึ้นสำหรับอุปกรณ์ microphotonic เสถียรภาพความร้อนมากขึ้น [36], ดรรชนีหักเหสูง และสูงกว่า nonlinearity [29] Nanocrystal ลดขนาดและพื้นผิวเรียบอาจทำให้ลดความสูญเสียในภาพยนตร์คนอกจากนี้เรายังสาธิตวิธีเหมาะสำหรับ fabricating waveguides submicrometer ทั้งแถบที่ใช้ทั้งสองชนิดฟิล์มบาง TiO2 แถบ waveguides ไปของ TiO2 มีขาดทุนลดลงเผยแพร่ที่ 633 และ 780 nm มากกว่า anatase waveguides เป็นกับฟิล์มบาง ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญที่สุดที่ 633 nm ซึ่งเราได้เพิ่งแสดง resonators microring TiO2 ไปเห็นแสงระบบ [24] ทั้งไป และค waveguides เราวัดขาดทุนขั้น 0.3−0.5 dB/mm ที่ 1550 nm ซึ่งเทียบเท่ากับที่รายงานครั้งแรกในอื่น ๆ จักษุดัชนีต่างสูง photonic waveguides [2, 37, 38] การสูญเสียเทียบที่ 1550 nm สามารถอธิบาย โดยลดอิทธิพลของพื้นผิว และความหยาบของขอบ และเข้าแสงต่ำในหลัก TiO2 (< 40%) โดยส่วนใหญ่ไฟแพร่กระจายในชั้นอาคารสูญเสียต่ำ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เราแสดงให้เห็นว่าโดยการปรับอุณหภูมิพื้นผิว, อัตราการไหลของออกซิเจนและพลังงาน RF สปัตเตอร์เราสามารถฝากเงินที่มีคุณภาพท่อนำคลื่นสัณฐานและ polycrystalline-แอนาเทส TiO2 ฟิล์มบาง ในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นและอินฟราเรดใกล้ TiO2 สัณฐานของเราฟิล์มบางจัดแสดงอย่างมีนัยสำคัญที่ต่ำกว่าการสูญเสียการขยายพันธุ์ ความแตกต่างในการขยายพันธุ์การสูญเสียเป็นส่วนใหญ่ที่เห็นได้ชัดในการมองเห็น ในภาพยนตร์ 0.25 ไมครอนหนาจัดเตรียมไว้สำหรับการศึกษาครั้งนี้เราสังเกตแนวที่มองเห็นได้เด่นชัดของแสงทั่วนับมิลลิเมตรในภาพยนตร์อสัณฐาน แต่สังเกตไม่มี measureable ขยายพันธุ์ 633 นาโนเมตรแสงในภาพยนตร์ polycrystalline เราบางส่วนคุณลักษณะที่แตกต่างกันในการสูญเสียพื้นผิวที่ขรุขระมีขนาดใหญ่ในฟิล์มบางแอนาเทส แม้จะมีการสูญเสียที่สูงขึ้นแบบฟิล์มบางเฟสแอนาเทสของ TiO2 มีข้อได้เปรียบที่มีศักยภาพสำหรับอุปกรณ์ microphotonic ในแง่ของเสถียรภาพทางความร้อนมากขึ้น [36], ดัชนีหักเหสูงขึ้นและไม่เป็นเชิงเส้นสูงขึ้น [29] ขนาด nanocrystal ลดลงและพื้นผิวที่เรียบเนียนอาจนำไปสู่การสูญเสียที่ลดลงในภาพยนตร์ polycrystalline.
นอกจากนี้เรายังแสดงให้เห็นถึงวิธีการที่เหมาะสมสำหรับการผลิตท่อนำคลื่นแถบ submicrometer กว้างโดยใช้ทั้งสองประเภทของ TiO2 ฟิล์มบาง ท่อนำคลื่นแถบ TiO2 สัณฐานมีการสูญเสียที่ต่ำกว่าการขยายพันธุ์ที่ 633 และ 780 นาโนเมตรกว่าท่อนำคลื่นแอนาเทส เช่นเดียวกับฟิล์มบางแตกต่างกันคือที่สำคัญที่สุดที่ 633 นาโนเมตรที่เราได้แสดงให้เห็นเมื่อเร็ว ๆ นี้สะท้อนเสียง TiO2 microring สัณฐานสำหรับระบบที่มองเห็นแสง [24] ทั้งในท่อนำคลื่นสัณฐานและ polycrystalline เราวัดขาดทุนที่เกิดจากคำสั่งของ 0.3-0.5 dB / mm ที่ 1,550 นาโนเมตรซึ่งสามารถเปรียบเทียบได้กับผู้ที่รายงานครั้งแรกในอื่น ๆ ท่อนำคลื่นสูงหักเหดัชนีความคมชัดโทนิค [2, 37, 38] ขาดทุนจากการเทียบเคียงที่ 1,550 นาโนเมตรสามารถอธิบายได้ด้วยอิทธิพลที่ลดลงของพื้นผิวและความขรุขระขอบและการคุมขังแสงต่ำภายในแกน TiO2 (<40%) โดยส่วนใหญ่ของแสงที่แพร่กระจายในชั้นหุ้มสูญเสียต่ำ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เราพบว่าอุณหภูมิพื้นผิวโดยการปรับ อัตราการไหลของออกซิเจนและพลังงาน RF ส เราสามารถฝากรูปผลึก anatase TiO2 และท่อนำคลื่นที่มีคุณภาพสำหรับฟิล์มบาง . ที่มองเห็นและอินฟราเรดใกล้ความยาวคลื่นของเราไป ) ฟิล์มบางมีการลดการสูญเสีย ความแตกต่างในการสูญเสียที่เห็นได้ชัดที่สุดในการมองเห็น ใน 025 - µ m-thick ภาพยนตร์ที่เตรียมไว้สำหรับการศึกษานี้เราสังเกตแนวของแสงที่มองเห็นเด่นชัดใน 10 มิลลิเมตรในหนังไป แต่สังเกตไม่ measureable 633 nm แสงกระจายในรูปผลึกของฟิล์ม เราบางส่วนของความแตกต่างในการสูญเสียขนาดใหญ่ในแอนาเทสความขรุขระพื้นผิวฟิล์มบาง . แม้จะมีสูงกว่าฟิล์มขาดทุนส่วนเฟสแอนาเทสของ TiO2 มีข้อได้เปรียบที่มีศักยภาพสำหรับอุปกรณ์ microphotonic ในแง่ของความมั่นคงมากขึ้น [ 36 ] ความร้อนสูงดัชนีหักเห และสูงกว่าค่า [ 29 ] ลดขนาด nanocrystal เรียบ และพื้นผิวอาจนำไปสู่การลดความสูญเสียใน polycrystalline
ฟิล์มนอกจากนี้เรายังแสดงให้เห็นถึงวิธีการที่เหมาะสมในการผลิต submicrometer รางกว้าง waveguides ใช้ทั้งสองประเภทของฟิล์มบาง ) . การ waveguides แถบ TiO2 สัณฐานมีขาดทุนลดลงในการขยายพันธุ์และ 780 nm กว่า anatase waveguides . ด้วยฟิล์มบาง ความแตกต่างสำคัญที่สุดที่ 633 นาโนเมตรที่เราเพิ่งเห็นสัณฐาน TiO2 microring resonators ระบบแสงที่มองเห็นได้ [ 24 ] ทั้งในและ waveguides รูปร่างผลึก เราวัดจากคำสั่งของ DB / 0.3 0.5 มม. −ที่ 1550 nm ซึ่งเทียบเท่ากับผู้ที่รายงานครั้งแรกในดัชนีหักเหสูงคมชัดโฟโตนิกส์ waveguides [ 2 , 37 , 38 )เปรียบขาดทุนที่ 1550 nm สามารถอธิบายได้ด้วยการลดอิทธิพลของพื้นผิวและขอบขรุขระและต่ำแสงออกมาภายใน ) แก่น ( < 40% ) โดยส่วนใหญ่ของแสงที่แพร่กระจายในการสูญเสียต่ำหุ้มชั้น