Optinen viestintäkaista, erittäin ohut optinen resonaattori

Optinen viestintäkaista, erittäin ohut optinen resonaattori
Optiset resonaattorit voivat lokalisoida valon aaltojen tiettyjä aallonpituuksia rajoitetussa tilassa, ja heillä on tärkeitä sovelluksia valon vuorovaikutuksessa,optinen viestintä, optinen anturi ja optinen integraatio. Resonaattorin koko riippuu pääasiassa materiaaliominaisuuksista ja toiminta -aallonpituudesta, esimerkiksi läheisessä infrapunakaistalla toimivat piisaresonaattorit vaativat yleensä satojen nanometrien ja sitä korkeampien optisia rakenteita. Viime vuosina erittäin ohut tasomaiset optiset resonaattorit ovat herättäneet paljon huomiota johtuen niiden mahdollisista sovelluksista rakenteellisissa väreissä, holografisessa kuvantamisessa, valon kentän säätelyssä ja optoelektronisissa laitteissa. Kuinka vähentää tasomaisia ​​resonaattoreiden paksuutta on yksi vaikeista ongelmista, joita tutkijat kohtaavat.
Eri puolijohdemateriaalit, 3D -topologiset eristimet (kuten vismutti Telluride, antimony Telluride, vismutti selenidi jne.) Ovat uusia tietomateriaaleja, joissa on topologisesti suojattu metallin pintatiloja ja eristystilat. Pintatila on suojattu ajan inversion symmetrialla, ja sen elektronit eivät hajata ei-magneettiset epäpuhtaudet, joilla on tärkeitä sovellusnäkymiä pienitehoisissa kvanttilaskennassa ja spintronic-laitteissa. Samanaikaisesti topologiset eristysmateriaalit osoittavat myös erinomaisia ​​optisia ominaisuuksia, kuten korkea taitekerroin, iso epälineaarinenoptinenKerroin, laaja työspektrialue, viritettävyys, helppo integrointi jne., Joka tarjoaa uuden alustan valonsäädännön toteuttamiseksi jaOptoelektroniset laitteet.
Kiinan tutkimusryhmä on ehdottanut menetelmää erittäin ohuista optisten resonaattoreiden valmistuksista käyttämällä suuria alueita kasvattavia vismuth Telluride topologisia eristeitä nanofilmejä. Optinen onkalo osoittaa ilmeiset resonanssin imeytymisominaisuudet lähellä infrapunakaistalla. Vismutti Telluridilla on erittäin korkea taitekerroin, joka on yli 6 optisella viestintäkaistalla (korkeampi kuin perinteisten korkeiden taitekertoimen materiaalien, kuten piin ja germaniumin, taitekerroin), jotta optisen onkalon paksuus voi saavuttaa yhdenkymmenesosan resonanssin aallonpituuden. Samanaikaisesti optinen resonaattori on talletettu yhden ulottuvuuden fotoniseen kiteeseen, ja optisessa viestintäkaistassa havaitaan uusi sähkömagneettisesti indusoitu läpinäkyvyysvaikutus, joka johtuu resonaattorin kytkemisestä Tamm-plasmonin ja sen tuhoisan häiriöllä. Tämän vaikutuksen spektrivaste riippuu optisen resonaattorin paksuudesta ja on vahva ympäristön taitekerroksen muutokselle. Tämä työ avaa uuden tavan ultraottisen optisen ontelon, topologisen eristimen materiaalispektrin säätelyn ja optoelektronisten laitteiden toteuttamiseksi.
Kuten kuviossa 1 esitetään 1A ja 1B, optinen resonaattori koostuu pääasiassa vismutti Telluride -topologisesta eristeestä ja hopea -nanofilmeistä. Magnetronisputteroinnin valmistamassa vismuttihuuhan nanofilmeissä on suuri alue ja hyvä tasaisuus. Kun vismuttihallidien ja hopeakalvojen paksuus on vastaavasti 42 nm ja 30 nm, optisella onkalolla on voimakas resonanssin absorptio kaistalla 1100 ~ 1800 nm (kuva 1C). Kun tutkijat integroivat tämän optisen ontelon fotoniseen kiteeseen, joka on valmistettu Ta2O5: n (182 nm) ja SIO2 (260 nm) -kerroksen (kuva 1E) (kuva 1e) vuorottelevista pinoista (kuva 1e), erillinen absorptiolaakso (kuva 1F) ilmestyi alkuperäisen resonanssien absorptiohuipun (~ 1550 nm) lähellä, mikä on samanlainen kuin sähkömagneettisesti indusoitujen transparenssitehosteet.

Vismutti telluridimateriaalille oli ominaista lähetyselektronimikroskopia ja ellipsometria. KUVA. 2A-2C näyttää lähetyselektronimikrokuvat (korkearesoluutioiset kuvat) ja valittujen vismuttihuonekuviot vismuthitaridi-nanofilmit. Kuvasta voidaan nähdä, että valmistetut vismuthitaridi -nanofilmit ovat monikiteisiä materiaaleja ja tärkein kasvun suunta on (015) kidetaso. Kuvio 2D-2F näyttää osismuttitytäridien kompleksisen taitekerroksen, jonka mitataan ellipsometrillä ja sovitetulla pintatilalla ja tilakompleksisella taitekertoimella. Tulokset osoittavat, että pintatilan sukupuuttokerroin on suurempi kuin taitekerroin alueella 230 ~ 1930 nm, mikä osoittaa metallimaisia ​​ominaisuuksia. Kehon taitekerroin on yli 6, kun aallonpituus on suurempi kuin 1385 nm, mikä on paljon korkeampi kuin pii-, germanium ja muut perinteiset korkean refraktiiviset indeksimateriaalit tässä kaistalla, joka on perusta ultra-ohuvien optisten resonaattoreiden valmistukselle. Tutkijat huomauttavat, että tämä on ensimmäinen ilmoitettu topologisen eristimen tasomaisen optisen onkalon toteuttaminen, jonka paksuus on vain kymmeniä nanometrejä optisella viestintäkaistalla. Myöhemmin ultra-ohut optisen onkalon absorptiospektri ja resonanssiaallonpituus mitattiin vismuttisen telluridin paksuudella. Lopuksi tutkitaan hopeakalvojen paksuuden vaikutusta sähkömagneettisesti indusoimiin läpinäkyvyysspektriin vismuttisissa telluridissa

Valmistelemalla bismutti Telluride-topologisten eristeiden suuria alueita litteitä kalvoja ja hyödyntämällä ultra korkeaa taitekerrointa vismuttihallidimateriaaleista lähes infrapunakaistalla, saadaan tasomainen optinen onkalo, jonka paksuus on vain kymmeniä nanometrejä. Erittäin ohut optinen onkalo voi toteuttaa tehokkaan resonanssivalon imeytymisen läheisellä infrapunakaistalla, ja sillä on tärkeä käyttöarvo optoelektronisten laitteiden kehittämisessä optisella viestintäkaistalla. Vismutti Telluride -optisen onkalon paksuus on lineaarinen resonanssien aallonpituudelle ja on pienempi kuin samanlaisen piin ja germaniumoptisen onkalon. Samanaikaisesti vismutti telluridien optinen onkalo on integroitu fotonisella kiteellä saavuttaakseen epänorisen optisen vaikutuksen, joka on samanlainen kuin atomijärjestelmän sähkömagneettisesti indusoitu läpinäkyvyys, joka tarjoaa uuden menetelmän mikrorakenteen spektrin säätelylle. Tällä tutkimuksella on tietty rooli topologisten eristysmateriaalien tutkimuksen edistämisessä valon säätelyssä ja optisissa funktionaalisissa laitteissa.