Optiskās komunikācijas josla, īpaši plānā optiskā rezonators

Optiskās komunikācijas josla, īpaši plānā optiskā rezonators
Optiskie rezonatori var lokalizēt specifiskus gaismas viļņu viļņu garumus ierobežotā telpā, un tiem ir svarīgi pielietojumi gaismas mijiedarbībā,Optiskā komunikācija, optiskā sensācija un optiskā integrācija. Resonatora lielums galvenokārt ir atkarīgs no materiāla īpašībām un darbības viļņa garuma, piemēram, silīcija rezonatoriem, kas darbojas tuvākajā infrasarkanajā joslā, parasti ir vajadzīgas simtiem nanometru un vairāk. Pēdējos gados īpaši plāni plāni optiskie rezonatori ir piesaistījuši daudz uzmanības, pateicoties to iespējamiem pielietojumiem strukturālā krāsā, hologrāfiskā attēlveidošana, gaismas lauka regulēšana un optoelektroniskās ierīces. Kā samazināt plakano rezonatoru biezumu, ir viena no sarežģītajām problēmām, ar kuru saskaras pētnieki.
Atšķirībā no tradicionālajiem pusvadītāju materiāliem, 3D topoloģiskie izolatori (piemēram, bismuta telurīds, antimona telurīds, bismuta selenīds utt.) Ir jauni informācijas materiāli ar topoloģiski aizsargātiem metāla virsmas stāvokļiem un izolatora stāvokļiem. Virsmas stāvokli aizsargā laika inversijas simetrija, un tā elektronus neizkliedē ar nemagnētiskiem piemaisījumiem, kuriem ir svarīgas pielietojuma iespējas mazjaudas kvantu skaitļošanas un spintronic ierīcēs. Tajā pašā laikā topoloģiskie izolatora materiāli parāda arī lieliskas optiskās īpašības, piemēram, augsts refrakcijas indekss, liels nelineāraisoptiskskoeficients, plašs darba spektra diapazons, skaramība, viegla integrācija utt., Kas nodrošina jaunu platformu gaismas regulēšanas unoptoelektroniskās ierīces.
Pētniecības grupa Ķīnā ir ierosinājusi metodi ultra plānu optisko rezonatoru izgatavošanai, izmantojot lielu teritoriju, kas audzē bismuta telurīda topoloģiskās izolatora nanofilmas. Optiskais dobums parāda acīmredzamas rezonanses absorbcijas īpašības gandrīz infrasarkanajā joslā. Bismuta telurīda ļoti augsts refrakcijas indekss ir vairāk nekā 6 optiskās sakaru joslā (augstāks par tradicionālo augstā refrakcijas indeksa materiālu, piemēram, silīcija un germānijas refrakcijas indeksu viļņa garums. Tajā pašā laikā optiskais rezonators tiek nogulsnēts uz viendimensionāla fotoniskā kristāla, un optiskās komunikācijas joslā tiek novērots jauns elektromagnētiski izraisīts caurspīdīguma efekts, kas ir saistīts ar rezonatora savienojumu ar Tamm plazmonu un tā destruktīvo iejaukšanos Apvidū Šī efekta spektrālā reakcija ir atkarīga no optiskā rezonatora biezuma un ir izturīga pret apkārtējā refrakcijas indeksa maiņu. Šis darbs paver jaunu veidu, kā realizēt ultratīna optisko dobumu, topoloģisko izolatora materiāla spektra regulēšanu un optoelektroniskās ierīces.
Kā parādīts attēlā. 1A un 1B, optisko rezonatoru galvenokārt veido bismuta telurīda topoloģiskais izolators un sudraba nanofilmas. Bismuta telurīda nanofilmām, kas sagatavotas ar magnetrona spridzināšanu, ir liela platība un labs plakanums. Kad bismuta telurīda un sudraba plēvju biezums ir attiecīgi 42 nm un 30 nm, optiskajam dobumam ir spēcīga rezonanses absorbcija joslā 1100 ~ 1800 nm (1.C attēls). Kad pētnieki integrēja šo optisko dobumu uz fotoniskā kristāla, kas izgatavots no mainīgām TA2O5 (182 nm) un SiO2 (260 nm) slāņu (1.E attēls) kaudzēm, netālu no sākotnējās rezonanses absorbcijas maksimuma parādījās atšķirīga absorbcijas ieleja (1F attēls) (~ ~ attēls) (~ attēls) (~ attēls) (~ attēls) (~ attēls) (~ attēls) (~ attēls 1F) (~ attēls) (~ attēls). 1550 nm), kas ir līdzīgs elektromagnētiski izraisītajam caurspīdīguma efektam, ko rada atomu sistēmas.

Bismuta telurīda materiālu raksturoja transmisijas elektronu mikroskopija un elipsometrija. Fig. 2A-2C parāda transmisijas elektronu mikrogrāfus (augstas izšķirtspējas attēlus) un atlasītus bismuta telurīda nanofilmu elektronu difrakcijas modeļus. No attēla var redzēt, ka sagatavotās bismuta telurīda nanofilmas ir polikristāliski materiāli, un galvenā augšanas orientācija ir (015) kristāla plakne. 2D-2F attēlā parādīts Bismuta telurīda sarežģītais refrakcijas indekss, ko mēra ar elipometru un uzstādītu virsmas stāvokli un stāvokļa kompleksu refrakcijas indeksu. Rezultāti rāda, ka virsmas stāvokļa izmiršanas koeficients ir lielāks nekā refrakcijas indekss diapazonā no 230 ~ 1930 nm, parādot metālam līdzīgiem raksturlielumiem. Ķermeņa refrakcijas indekss ir lielāks par 6, ja viļņa garums ir lielāks par 1385 nm, kas ir daudz augstāks nekā silīcija, germānija un citi tradicionālie augstas refrakcijas indeksa materiāli šajā joslā, kas ir pamats ultra sagatavošanai -Thin optiskie rezonatori. Pētnieki norāda, ka šī ir pirmā ziņotā topoloģiskā izolatora plakanā optiskā dobuma realizācija ar tikai desmitiem nanometru biezumu optiskās komunikācijas joslā. Pēc tam ar bismuta telurīda biezumu tika izmērīti absorbcijas spektrs un rezonanses viļņa garums ultra plānā optiskā dobuma. Visbeidzot, tiek pētīta sudraba plēves biezuma ietekme uz elektromagnētiski izraisītiem caurspīdīguma spektriem bismuta telurīda nanokavitācijas/fotonisko kristālu struktūrās

Sagatavojot lielas platības plakanas plānas bismuta telurīda topoloģisko izolatoru plēves un izmantojot bismuta telurīda materiālu īpaši augstas refrakcijas indeksa priekšrocības gandrīz infrasarkanajā joslā, tiek iegūts plakans optiskais dobums ar tikai desmitiem nanometru biezumu. Īpaši plānā optiskā dobumā var realizēt efektīvu rezonanses gaismas absorbciju tuvajā infrasarkanajā joslā, un tai ir svarīga pielietojuma vērtība optoelektronisko ierīču izstrādē optiskās komunikācijas joslā. Bismuta telurīda optiskā dobuma biezums ir lineārs pret rezonanses viļņa garumu un ir mazāks nekā līdzīga silīcija un germānija optiskā dobuma. Tajā pašā laikā Bismuta telurīda optiskais dobums ir integrēts ar fotonisko kristālu, lai sasniegtu anomālo optisko efektu, kas līdzīgs elektromagnētiski izraisītajai atomu sistēmas caurspīdīgumam, kas nodrošina jaunu metodi mikrostruktūras spektra regulēšanai. Šim pētījumam ir noteikta loma topoloģisko izolatora materiālu izpētes veicināšanā gaismas regulēšanā un optiskajās funkcionālajās ierīcēs.