Optika Komunika Bando, Ultra-Maldika Optika Resonatoro

Optika Komunika Bando, Ultra-Maldika Optika Resonatoro
Optikaj resonatoroj povas lokalizi specifajn ondolongojn de malpezaj ondoj en limigita spaco, kaj havas gravajn aplikojn en malpeza interagado,Optika Komunikado, optika sento, kaj optika integriĝo. La grandeco de la resonilo plejparte dependas de la materiaj trajtoj kaj de la operacia ondolongo, ekzemple, siliciaj resoniloj funkciantaj en la proksima infraruĝa bando kutime postulas optikajn strukturojn de centoj da nanometroj kaj pli. En la lastaj jaroj, ultra-maldikaj planaj optikaj resonatoroj altiris multan atenton pro iliaj eblaj aplikoj en struktura koloro, holografia bildigo, malpeza kampo-regulado kaj optoelektronikaj aparatoj. Kiel redukti la dikecon de ebenaj resoniloj estas unu el la malfacilaj problemoj alfrontitaj de esploristoj.
Malsame ol tradiciaj semikonduktaĵaj materialoj, 3D topologiaj izoliloj (kiel bismuto -telurido, antimona telurido, bismuta selenido, ktp.) Estas novaj informmaterialoj kun topologie protektitaj metalaj surfacaj statoj kaj izolaj ŝtatoj. La surfaca stato estas protektita per la simetrio de tempo-inversigo, kaj ĝiaj elektronoj ne estas disaj de ne-magnetaj malpuraĵoj, kiuj havas gravajn aplikajn perspektivojn en malalta potenca kvantuma komputado kaj spintronaj aparatoj. Samtempe, topologiaj izolaj materialoj ankaŭ montras bonegajn optikajn proprietojn, kiel alta refrakta indekso, granda neliniaoptikakoeficiento, larĝa laboranta spektra gamo, agordeco, facila integriĝo, ktp, kiu provizas novan platformon por realigo de malpeza regulado kajoptoelectronikaj aparatoj.
Esplora teamo en Ĉinio proponis metodon por fabrikado de ultra-maldikaj optikaj resonatoroj per uzado de grandaj nanofilmoj kreskantaj Bismuth Telluride topologiaj izoliloj. La optika kavo montras evidentajn resonancajn absorbajn trajtojn en preskaŭ infraruĝa bando. Bismuto Telluride havas tre altan refraktan indekson de pli ol 6 en la optika komunikada bando (pli alta ol la refrakta indekso de tradiciaj altaj refraktaj indeksaj materialoj kiel silicio kaj germanio), tiel ke la optika kavo-dikeco povas atingi unu-ĝemelan de la resonanca ondo. Samtempe, la optika resonilo estas deponita sur unu-dimensia fotona kristalo, kaj nova elektromagnetike induktita travidebla efiko estas observata en la optika komunikada bando, kiu estas pro la kuplado de la resonilo kun la TAMM-plasmono kaj ĝia detrua interfero. La spektra respondo de ĉi tiu efiko dependas de la dikeco de la optika resonilo kaj estas fortika al la ŝanĝo de la ambienta refrakta indekso. Ĉi tiu laboro malfermas novan manieron por realigi ultratinan optikan kavon, topologian izolan materialan spektran reguladon kaj optoelektronikajn aparatojn.
Kiel montrite en Fig. 1a kaj 1b, la optika resonilo estas ĉefe kunmetita de topologia izolilo de bismuta telurido kaj arĝentaj nanofilmoj. La nanofilmoj de Bismuth Telluride preparitaj de magnetron -sputtering havas grandan areon kaj bonan ebenaĵon. Kiam la dikeco de la filmoj Bismuth Telluride kaj Silver estas 42 nm kaj 30 nm, respektive, la optika kavo elmontras fortan resonan absorbadon en la bando de 1100 ~ 1800 nm (Figuro 1C). Kiam la esploristoj integrigis ĉi tiun optikan kavon sur fotonan kristalon faritan de alternaj stakoj de tavoloj Ta2O5 (182 nm) kaj SiO2 (260 nm) (Figuro 1E), aparta absorba valo (Figuro 1F) aperis proksime al la originala resona absorba pinto (~ 1550 nm), kiu estas simila al la elektro -en -indukto.

La materialo Bismuth Telluride estis karakterizita per transdona elektronika mikroskopio kaj elipsometrio. Fig. 2A-2C montras transmisiajn elektronajn mikrografojn (alt-rezoluciaj bildoj) kaj elektitajn elektronajn difraktajn padronojn de nanofilmoj de Bismuto Telluride. El la figuro videblas, ke la pretaj nanofilmoj de Bismuto Telluride estas polikristalaj materialoj, kaj la ĉefa kreska orientiĝo estas (015) kristala ebeno. Figuro 2D-2F montras la kompleksan refraktan indekson de bismuto-telurido mezurita de elipsometro kaj la agordita surfaca stato kaj ŝtata kompleksa refrakta indekso. La rezultoj montras, ke la estinga koeficiento de la surfaca stato estas pli granda ol la refrakta indekso en la gamo de 230 ~ 1930 nm, montrante metal-similajn trajtojn. La refrakta indekso de la korpo estas pli ol 6 kiam la ondolongo estas pli granda ol 1385 nm, kiu estas multe pli alta ol tiu de silicio, germanio kaj aliaj tradiciaj alt-refraktaj indeksaj materialoj en ĉi tiu bando, kiu fondas por la preparado de ultra-maldikaj optikaj resonatoroj. La esploristoj atentigas, ke ĉi tio estas la unua raportita realigo de topologia izolilo ebena optika kavo kun dikeco de nur dekoj da nanometroj en la optika komunikada bando. Poste, la absorba spektro kaj resonanca ondolongo de la ultra-maldika optika kavo estis mezuritaj kun la dikeco de bismuta telurido. Fine, la efiko de arĝenta filmo -dikeco sur elektromagnete induktitaj travideblaj spektroj en bismuta telurida nanokaveco/fotonaj kristalaj strukturoj estas esplorita

Preparante grandajn areojn ebenajn maldikajn filmojn de topologiaj izoliloj de Bismuth Telluride, kaj utiligante la ultra-altan refraktan indekson de bismutaj teluridaj materialoj en preskaŭ infraruĝa bando, ebena optika kavo kun dikeco de nur dekoj da nanometroj estas akirita. La ultra-maldika optika kavo povas realigi efikan resonan malpezan absorbadon en la proksima infraruĝa bando, kaj havas gravan aplika valoron en la disvolviĝo de optoelektronikaj aparatoj en la optika komunikada bando. La dikeco de la optika kavo de Bismuto Telluride estas lineara al la resona ondolongo, kaj estas pli malgranda ol tiu de simila silicio kaj germana optika kavo. Samtempe, Bismuth Telluride -optika kavo estas integrita kun fotona kristalo por atingi la anomalan optikan efikon similan al la elektromagnetike induktita travidebleco de atoma sistemo, kiu provizas novan metodon por la spektra regulado de mikrostrukturo. Ĉi tiu studo ludas certan rolon por antaŭenigi la esploradon de topologiaj izolaj materialoj en malpeza regulado kaj optikaj funkciaj aparatoj.