测量3×3μm区域的蚀刻基板的粗糙度 ， 如图3（d)-(f)所示 。 采用PEWE法测定三个样品蚀刻表面的RMS粗糙度分别为0.81、1.07和3.85nm 。 结果发现 ， 均质根粗糙度为0.81nm ， 属于样品#1 ， 这是由质子交换层的均匀性造成的 。 随着PE持续时间的延长 ， 样品#2和#3的粗糙度增加 。 然而 ， 它们的粗糙度仍然远小于光波长的十分之一 。 因此 ， 我们认为这些表面是光学光滑的 。 最后 ， 为了在保持光滑形态的同时获得目标蚀刻深度 ， 需要优化PE持续时间 ， 以实现具有较小散射损耗的光波导 。
图3 样品1(a)、样品2(b)、样品3(c)蚀刻剖面的SEM结果 ， 以及样品1(d)、样品2(e)、样品3(f)蚀刻表面对应的AFM图像的SEM结果 。 红色虚线框内是光波导的垂直部分
总结
综上所述 ， 全面证明了一种结合湿蚀刻在LN基底中制备高质量光波导的有效方法 。 由于质子交换反应 ， H+离子扩散到LN底物中取代Li+离子 ， 导致相变和结构缺陷 。 而质子浓度和新出现的缺陷都会影响蚀刻速率 。 扫描电镜和AFM结果表明 ， 蚀刻表面光学光滑 ， 在波导表面附近的侧壁准垂直 。 然而 ， 在蚀刻速率和蚀刻表面的粗糙度之间存在着权衡 。 此外 ， 所提出的PEWE方法可用于在LNOI平台上制备损耗小的超压缩集成波导器件 。
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