Optyske kommunikaasjeband, ultra-tinne optyske resonator

Optyske kommunikaasjeband, ultra-tinne optyske resonator
Optyske resonators kinne spesifike golflingten fan ljochtwellen lokalisearje yn in beheinde romte, en hawwe wichtige tapassingen yn ljocht-stof ynteraksje,optyske kommunikaasje, optyske sensing, en optyske yntegraasje. De grutte fan 'e resonator is benammen ôfhinklik fan' e materiaal skaaimerken en de operearjende golflingte, bygelyks silisium resonators dy't wurkje yn 'e tichtby ynfraread band meastal fereaskje optyske struktueren fan hûnderten nanometers en boppe. Yn 'e ôfrûne jierren hawwe ultra-tinne planêre optyske resonators in protte oandacht lutsen troch har potensjele tapassingen yn strukturele kleur, holografyske ôfbylding, ljochtfjildregeling en opto-elektronyske apparaten. Hoe te ferminderjen de dikte fan planare resonators is ien fan de drege problemen konfrontearre troch ûndersikers.
Oars as tradisjonele semiconductor materialen, 3D topologyske isolators (lykas bismut telluride, antymoon telluride, bismuth selenide, ensfh) binne nije ynformaasje materialen mei topologysk beskerme metalen oerflak steaten en isolaasje steaten. It oerflak steat wurdt beskerme troch de symmetry fan tiid inversion, en syn elektroanen wurde net ferspraat troch net-magnetyske ûnreinheden, dat hat wichtige tapassing perspektyf yn lege-power quantum computing en spintronic apparaten. Tagelyk litte topologyske isolatormaterialen ek poerbêste optyske eigenskippen sjen, lykas hege brekingsyndeks, grutte netlineêreoptyskekoëffisjint, breed wurkspektrum berik, ôfstimming, maklike yntegraasje, ensfh., dy't in nij platfoarm biedt foar it realisearjen fan ljochtregeling enopto-elektroanyske apparaten.
In ûndersyksteam yn Sina hat in metoade foarsteld foar de fabryk fan ultra-tinne optyske resonators troch gebrûk fan grut gebiet groeiende bismut telluride topologyske isolator nanofilms. De optyske holte toant dúdlike skaaimerken fan resonânsje-absorption yn tichtby ynfraread band. Bismuth telluride hat in heul hege brekingsyndeks fan mear as 6 yn 'e optyske kommunikaasjeband (heger as de brekingsyndeks fan tradisjonele materialen mei hege brekingsyndeks lykas silisium en germanium), sadat de dikte fan' e optyske holte ien-tweintichste fan 'e resonânsje kin berikke golflingte. Tagelyk wurdt de optyske resonator dellein op in ien-diminsjonaal fotonysk kristal, en in nij elektromagnetysk-induzearre transparânsje-effekt wurdt waarnommen yn 'e optyske kommunikaasjeband, dat komt troch de keppeling fan' e resonator mei de Tamm-plasmon en syn destruktive ynterferinsje. . De spektrale reaksje fan dit effekt hinget ôf fan 'e dikte fan' e optyske resonator en is robúst foar de feroaring fan 'e ambient brekingsyndeks. Dit wurk iepenet in nije manier foar it realisearjen fan ultratinne optyske holte, topologyske spektrumregeling fan isolatormateriaal en opto-elektroanyske apparaten.
Lykas werjûn yn Fig. 1a en 1b, de optyske resonator is benammen gearstald út in bismut telluride topologyske isolator en sulveren nanofilms. De bismut telluride nanofilms taret troch magnetron sputtering hawwe grut gebiet en goede platheid. As de dikte fan 'e bismut telluride en sulverfilms respektivelik 42 nm en 30 nm is, toant de optyske holte sterke resonânsje-absorption yn 'e band fan 1100 ~ 1800 nm (figuer 1c). Doe't de ûndersikers dizze optyske holte yntegrearre yn in fotonysk kristal makke fan wikseljende stapels fan Ta2O5 (182 nm) en SiO2 (260 nm) lagen (Figure 1e), ferskynde in ûnderskate absorptionsdelling (Figure 1f) tichtby de oarspronklike resonante absorption peak (~ 1550 nm), wat gelyk is oan it elektromagnetysk-induzearre transparânsje-effekt produsearre troch atoomsystemen.

It bismut telluride materiaal waard karakterisearre troch transmissie-elektronenmikroskopie en ellipsometrie. FIG. 2a-2c toant transmissieelektronenmikrografen (ôfbyldings mei hege resolúsje) en selekteare elektrondiffraksjepatroanen fan bismut telluride nanofilms. It kin sjoen wurde út de figuer dat de taret bismut telluride nanofilms binne polycrystalline materialen, en de wichtichste groei oriïntaasje is (015) crystal fleanmasine. Figure 2d-2f toant de komplekse brekingsyndeks fan bismut telluride mjitten troch ellipsometer en de ynrjochte oerflak steat en steat kompleks brekingsyndeks. De resultaten litte sjen dat de útstjerren koeffizient fan it oerflak steat grutter is as de brekingsyndeks yn it berik fan 230 ~ 1930 nm, showing metaal-like skaaimerken. De brekingsyndeks fan it lichem is mear as 6 as de golflingte grutter is as 1385 nm, wat folle heger is as dy fan silisium, germanium en oare tradisjonele materialen mei hege brekingsyndeks yn dizze band, dy't in basis leit foar de tarieding fan ultra -tinne optyske resonators. De ûndersikers wize derop dat dit de earste rapportearre realisaasje is fan in topologyske isolator planêre optyske holte mei in dikte fan mar tsientallen nanometers yn 'e optyske kommunikaasjeband. Ferfolgens waarden it absorptionsspektrum en de resonânsjegolflingte fan 'e ultra-tinne optyske holte mjitten mei de dikte fan bismuttelluride. Uteinlik wurdt it effekt fan sulverfilmdikte op elektromagnetysk-induzearre transparânsjespektra yn bismut telluride nanokaviteit / fotonyske kristalstruktueren ûndersocht.

Troch it tarieden fan grut gebiet platte tinne films fan bismuth telluride topologyske isolators, en profitearje fan de ultra-hege brekingsyndeks fan bismut telluride materialen yn tichtby ynfraread band, in planar optyske holte mei in dikte fan mar tsientallen nanometer wurdt krigen. De ultra-tinne optyske holte kin realisearje effisjinte resonânsjefel ljocht absorption yn de tichtby ynfraread band, en hat wichtige tapassing wearde yn de ûntwikkeling fan opto-elektroanyske apparaten yn de optyske kommunikaasje band. De dikte fan 'e bismut telluride optyske holte is lineêr foar de resonânsjefellingte, en is lytser as dy fan ferlykbere silisium en germanium optyske holte. Tagelyk, bismut telluride optyske holte wurdt yntegrearre mei fotonyske kristal te berikken de anomalous optyske effekt fergelykber mei de elektromagnetysk induced transparânsje fan atoomsysteem, dat jout in nije metoade foar it spektrum regeling fan mikrostruktuer. Dizze stúdzje spilet in bepaalde rol by it befoarderjen fan it ûndersyk fan topologyske isolatormaterialen yn ljochtregulearring en optyske funksjonele apparaten.