Optiese kommunikasieband, ultra-dun optiese resonator

Optiese kommunikasieband, ultra-dun optiese resonator
Optiese resonators kan spesifieke golflengtes van liggolwe in 'n beperkte ruimte lokaliseer en belangrike toepassings het in 'n ligte interaksie,Optiese kommunikasie, optiese waarneming en optiese integrasie. Die grootte van die resonator hang hoofsaaklik af van die materiële eienskappe en die bedryfsgolflengte, byvoorbeeld, silikonresonators wat in die nabye infrarooi band werk, benodig gewoonlik optiese strukture van honderde nanometers en hoër. In onlangse jare het ultra-dun vlak optiese resonators baie aandag getrek vanweë hul potensiële toepassings in strukturele kleur, holografiese beeldvorming, ligveldregulering en opto-elektroniese toestelle. Hoe om die dikte van plat resonators te verminder, is een van die moeilike probleme wat navorsers in die gesig staar.
Anders as tradisionele halfgeleiermateriaal, is 3D -topologiese isolators (soos Bismuth Telluride, Antimon Telluride, Bismuth Selenide, ens.) Nuwe inligtingsmateriaal met topologies beskermde metaaloppervlaktoestande en isolatietoestande. Die oppervlaktoestand word beskerm deur die simmetrie van tydsinversie, en die elektrone daarvan word nie versprei deur nie-magnetiese onsuiwerhede nie, wat belangrike toepassingsvooruitsigte het in kwantumrekenaarwerk met 'n lae krag en spintroniese toestelle. Terselfdertyd toon topologiese isolatormateriaal ook uitstekende optiese eienskappe, soos 'n hoë brekingsindeks, groot nie -lineêroptieskoëffisiënt, wye werkspektrumreeks, instelbaarheid, maklike integrasie, ens., Wat 'n nuwe platform bied vir die verwesenliking van ligregulering enOpto -elektroniese toestelle.
'N Navorsingspan in China het 'n metode voorgestel vir die vervaardiging van ultra-dun optiese resonators deur gebruik te maak van 'n groot oppervlakte wat bismutt telluride topologiese isolator nanofilms gebruik. Die optiese holte toon duidelike resonansie -absorpsie -eienskappe in die nabye infrarooi band. Bismuth Telluride het 'n baie hoë brekingsindeks van meer as 6 in die optiese kommunikasieband (hoër as die brekingsindeks van tradisionele hoë brekingsindeksmateriaal soos silikon en germanium), sodat die dikte van die optiese holte 'n twintigste van die resonansgolflengte kan bereik. Terselfdertyd word die optiese resonator op 'n eendimensionele fotoniese kristal neergesit, en 'n nuwe elektromagneties-geïnduseerde deursigtigheidseffek word waargeneem in die optiese kommunikasieband, wat te wyte is aan die koppeling van die resonator met die Tamm Plasmon en die vernietigende interferensie daarvan. Die spektrale respons van hierdie effek hang af van die dikte van die optiese resonator en is sterk tot die verandering van die omgewingsbrekingsindeks. Hierdie werk open 'n nuwe manier vir die verwesenliking van ultratienoptiese holte, topologiese isolatormateriaal -spektrumregulering en opto -elektroniese toestelle.
Soos getoon in Fig. 1a en 1b, bestaan ​​die optiese resonator hoofsaaklik uit 'n bismut -telluried topologiese isolator en silwer nanofilms. Die Bismuth Telluride -nanofilms wat deur magnetron -sputtering berei is, het 'n groot oppervlakte en goeie platheid. Wanneer die dikte van die Bismuth Telluride en Silver Films onderskeidelik 42 nm en 30 nm is, vertoon die optiese holte sterk resonansie -absorpsie in die band van 1100 ~ 1800 nm (Figuur 1c). Toe die navorsers hierdie optiese holte op 'n fotoniese kristal geïntegreer het van afwisselende stapels TA2O5 (182 nm) en SiO2 (260 nm) lae (Figuur 1E), verskyn 'n duidelike absorpsievallei (Figuur 1F) naby die oorspronklike resonante absorpsiepiek (~ 1550 nm), wat ooreenstem met die elektromagneties geïnduseerde transpariteitseffek wat deur Ammer -stelsel geproduseer is.

Die Bismuth Telluride -materiaal is gekenmerk deur transmissie -elektronmikroskopie en ellipsometrie. Fig. 2A-2C toon transmissie-elektronmikrografieë (beelde met 'n hoë resolusie) en geselekteerde elektron-diffraksiepatrone van bismut-telluried-nanofilms. Uit die figuur kan gesien word dat die voorbereide bismut -telluried -nanofilms polikristallyne materiale is, en dat die belangrikste groeoriëntasie (015) kristalvlak is. Figuur 2D-2F toon die komplekse brekingsindeks van Bismuth Telluride gemeet deur ellipsometer en die toegeruste oppervlaktoestand en die toestand van die komplekse brekingsindeks. Die resultate toon dat die uitwissingskoëffisiënt van die oppervlaktoestand groter is as die brekingsindeks in die omgewing van 230 ~ 1930 nm, met metaalagtige eienskappe. Die brekingsindeks van die liggaam is meer as 6 wanneer die golflengte groter is as 1385 nm, wat baie hoër is as dié van silikon, germanium en ander tradisionele hoë-refraktiewe indeksmateriaal in hierdie band, wat 'n basis vorm vir die voorbereiding van ultra-dun optiese resonators. Die navorsers wys daarop dat dit die eerste gerapporteerde verwesenliking is van 'n topologiese isolatorplan -optiese holte met 'n dikte van slegs tien nanometers in die optiese kommunikasieband. Daarna is die absorpsiespektrum en die resonansgolflengte van die ultra-dun optiese holte gemeet met die dikte van bismut-telluried. Laastens word die effek van silwer filmdikte op elektromagneties geïnduseerde deursigtigheidspektra in bismutt telluride nanocavity/fotoniese kristalstrukture ondersoek

Deur groot dun dun films van Bismuth Telluride topologiese isolators voor te berei en die ultra-hoë brekingsindeks van bismut-telluriedmateriaal in naby infrarooi band te benut, word 'n vlak optiese holte met 'n dikte van slegs tien nanometers verkry. Die ultra-dun optiese holte kan doeltreffende resonante ligabsorpsie in die nabye infrarooi band realiseer, en het 'n belangrike toepassingswaarde in die ontwikkeling van opto-elektroniese toestelle in die optiese kommunikasieband. Die dikte van die optiese holte van die bismut -telluried is lineêr tot die resonante golflengte, en is kleiner as dié van soortgelyke silikon- en germaniumholte. Terselfdertyd word die optiese holte van Bismutt Telluride geïntegreer met fotoniese kristal om die anomale optiese effek te bewerkstellig, soortgelyk aan die elektromagneties geïnduseerde deursigtigheid van die atoomstelsel, wat 'n nuwe metode bied vir die spektrumregulering van mikrostruktuur. Hierdie studie speel 'n sekere rol in die bevordering van die navorsing van topologiese isolatormateriaal in ligregulering en optiese funksionele toestelle.