Optika komunika bando, ultra-maldika optika resonatoro

Optika komunika bando, ultra-maldika optika resonatoro
Optikaj resonatoroj povas lokalizi specifajn ondolongojn de lumaj ondoj en limigita spaco, kaj havi gravajn aplikojn en lum-materia interagado,optika komunikado, optika sentado, kaj optika integriĝo. La grandeco de la resonator plejparte dependas de la materialaj karakterizaĵoj kaj la operacia ondolongo, ekzemple, siliciaj resonatoroj funkciigantaj en la proksima infraruĝa bendo kutime postulas optikajn strukturojn de centoj da nanometroj kaj pli. En la lastaj jaroj, ultra-maldikaj ebenaj optikaj resonatoroj altiris multe da atento pro siaj eblaj aplikoj en struktura koloro, holografia bildigo, lumkampreguligo kaj optoelektronikaj aparatoj. Kiel redukti la dikecon de planaj resonatoroj estas unu el la malfacilaj problemoj alfrontataj de esploristoj.
Malsama al tradiciaj semikonduktaĵoj, 3D topologiaj izoliloj (kiel bismutotelurido, antimona telurido, bismuta selenido ktp.) estas novaj informmaterialoj kun topologie protektitaj metalaj surfacŝtatoj kaj izolaj statoj. La surfacstato estas protektita per la simetrio de tempinversio, kaj ĝiaj elektronoj ne estas disigitaj per nemagnetaj malpuraĵoj, kiu havas gravajn aplikajn perspektivojn en malalt-potenca kvantuma komputado kaj spintronaj aparatoj. Samtempe, topologiaj izolaj materialoj ankaŭ montras bonegajn optikajn ecojn, kiel altan refraktan indicon, grandajn neliniajn.optikakoeficiento, larĝa laborspektra gamo, agordebleco, facila integriĝo, ktp., kiu provizas novan platformon por la realigo de lumregulado kajoptoelektronikaj aparatoj.
Esplorteamo en Ĉinio proponis metodon por la fabrikado de ultra-maldikaj optikaj resonatoroj uzante grandajn areajn kreskantajn bismutajn teluridajn topologiajn izolitajn nanofilmojn. La optika kavaĵo montras evidentajn resonancan sorbadkarakterizaĵojn en proksima infraruĝa bendo. Bismuta telurido havas tre altan refraktan indicon de pli ol 6 en la optika komunika bando (pli alta ol la refrakta indico de tradiciaj alta refrakta indeksaj materialoj kiel ekzemple silicio kaj germanio), tiel ke la optika kava dikeco povas atingi unu-dudekonon de la resonanco. ondolongo. Samtempe, la optika resonatoro estas deponita sur unudimensia fotona kristalo, kaj nova elektromagnete induktita travidebleco-efiko estas observita en la optika komunika bando, kiu estas pro la kunligo de la resonatoro kun la Tamm-plasmono kaj ĝia detrua interfero. . La spektra respondo de tiu efiko dependas de la dikeco de la optika resonator kaj estas fortika al la ŝanĝo de la ĉirkaŭa refrakta indico. Ĉi tiu laboro malfermas novan vojon por la realigo de ultramaldika optika kavaĵo, topologia izola materiala spektroreguligo kaj optoelektronikaj aparatoj.
Kiel montrite en FIG. 1a kaj 1b, la optika resonatoro estas plejparte kunmetita de bismuta telurida topologia izolilo kaj arĝentaj nanofilmoj. La bismutaj teluridaj nanofilmoj preparitaj per magnetrona ŝprucado havas grandan areon kaj bonan platecon. Kiam la dikeco de la bismuta telurido kaj arĝentaj filmoj 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 integris ĉi tiun optikan kavon al fotonika kristalo farita el alternaj stakoj de Ta2O5 (182 nm) kaj SiO2 (260 nm) tavoloj (Figuro 1e), klara sorba valo (Figuro 1f) aperis proksime de la origina resonanca absorbadpinto (~). 1550 nm), kiu estas simila al la elektromagnete induktita travidebleco-efiko produktita per atomsistemoj.

La bismuta teluridmaterialo estis karakterizita per dissenda elektrona mikroskopio kaj elipsometrio. FIG. 2a-2c montras dissendajn elektronmikrografojn (alt-rezoluciajn bildojn) kaj elektitajn elektrondifraktajn padronojn de bismutaj teluridaj nanofilmoj. Oni povas vidi el la figuro, ke la pretaj bismutaj teluridaj nanofilmoj estas polikristalaj materialoj, kaj la ĉefa kreskorientiĝo estas (015) kristala ebeno. Figuro 2d-2f montras la kompleksan refraktan indicon de bismuta telurido mezurita per elipsometro kaj la konvenita surfaca stato kaj ŝtata kompleksa refrakta indico. La rezultoj montras, ke la formorta koeficiento de la surfaca stato estas pli granda ol la refrakta indico en la intervalo de 230~1930 nm, montrante metal-similajn trajtojn. La refrakta indico de la korpo estas pli ol 6 kiam la ondolongo estas pli granda ol 1385 nm, kio estas multe pli alta ol tiu de silicio, germanio kaj aliaj tradiciaj alt-refrakta indeksmaterialoj en ĉi tiu bando, kiu metas fundamenton por la preparado de ultra. -maldikaj optikaj resonatoroj. La esploristoj atentigas, ke tio estas la unua raportita konstato de topologia izolilo ebena optika kavaĵo kun dikeco de nur dekoj da nanometroj en la optika komunika bando. Poste, la sorba spektro kaj resonanca ondolongo de la ultra-maldika optika kavaĵo estis mezuritaj kun la dikeco de bismuta telurido. Finfine, la efiko de arĝenta filmdikeco sur elektromagnete induktitaj travideblaj spektroj en bismuta telurida nanokavaĵo/fotonaj kristalstrukturoj estas esplorita.

Preparante grandan areon plataj maldikaj filmoj de bismutaj teluridaj topologiaj izoliloj, kaj utiligante la ultra-alta refraktan indicon de Bismutaj teluridaj materialoj en proksima infraruĝa bendo, ebena optika kavaĵo kun dikeco de nur dekoj da nanometroj estas akirita. La ultra-maldika optika kavo povas realigi efikan resonan lumsorbadon en la proksima infraruĝa bando, kaj havas gravan aplikan valoron en la disvolviĝo de optoelektronikaj aparatoj en la optika komunika bando. La dikeco de la bismuta telurida optika kavaĵo estas linia al la resonanca ondolongo, kaj estas pli malgranda ol tiu de simila silicio kaj germaniuma optika kavaĵo. Samtempe, bismuta telurida optika kavaĵo estas integrita kun fotonika kristalo por atingi la anomalian optikan efikon similan al la elektromagnete induktita travidebleco de atomsistemo, kiu provizas novan metodon por la spektra reguligo de mikrostrukturo. Ĉi tiu studo ludas certan rolon en antaŭenigado de la esplorado de topologiaj izolaj materialoj en lumreguligo kaj optikaj funkciaj aparatoj.