Оптичка комуникациска лента, ултра тенок оптички резонатор

Оптичка комуникациска лента, ултра тенок оптички резонатор
Оптичките резонатори можат да локализираат специфични бранови должини на светлосни бранови во ограничен простор и да имаат важна примена во интеракцијата светлина-материја,оптичка комуникација, оптичко сензорирање и оптичка интеграција. Големината на резонаторот главно зависи од карактеристиките на материјалот и работната бранова должина, на пример, силиконските резонатори кои работат во блиската инфрацрвена лента обично бараат оптички структури од стотици нанометри и погоре. Во последниве години, ултра тенките рамни оптички резонатори привлекоа големо внимание поради нивната потенцијална примена во структурните бои, холографските слики, регулацијата на светлото поле и оптоелектронските уреди. Како да се намали дебелината на рамни резонатори е еден од тешките проблеми со кои се соочуваат истражувачите.
Различни од традиционалните полупроводнички материјали, 3Д тополошките изолатори (како што се бизмут телурид, антимон телурид, бизмут селенид итн.) се нови информативни материјали со тополошки заштитени состојби на металната површина и изолаторски состојби. Состојбата на површината е заштитена со симетријата на временската инверзија, а нејзините електрони не се расфрлани со немагнетни нечистотии, што има важни изгледи за примена во квантните пресметувања со ниска моќност и спинтронските уреди. Во исто време, тополошките изолаторски материјали покажуваат и одлични оптички својства, како што се висок индекс на рефракција, големи нелинеарниоптичкикоефициент, широк опсег на работен спектар, приспособливост, лесна интеграција итн., што обезбедува нова платформа за реализација на регулација на светлината иоптоелектронски уреди.
Истражувачки тим во Кина предложи метод за изработка на ултра тенки оптички резонатори со користење на нанофилмови со тополошки изолатор на бизмут телурид. Оптичката празнина покажува очигледни карактеристики на апсорпција на резонанца во близина на инфрацрвениот опсег. Бизмут телурид има многу висок индекс на рефракција од повеќе од 6 во оптичката комуникациска лента (повисок од индексот на рефракција на традиционалните материјали со висок индекс на рефракција како што се силикон и германиум), така што дебелината на оптичката празнина може да достигне една дваесетина од резонанцијата бранова должина. Во исто време, оптичкиот резонатор се депонира на еднодимензионален фотонски кристал, а во оптичката комуникациска лента е забележан нов електромагнетски индуциран ефект на транспарентност, што се должи на спојувањето на резонаторот со плазмонот Там и неговите деструктивни пречки. . Спектралниот одговор на овој ефект зависи од дебелината на оптичкиот резонатор и е робустен на промената на индексот на рефракција на околината. Оваа работа отвора нов начин за реализација на ултратенка оптичка празнина, регулација на спектарот на материјали на тополошки изолатор и оптоелектронски уреди.
Како што е прикажано на Сл. 1а и 1б, оптичкиот резонатор е главно составен од тополошки изолатор на бизмут телурид и сребрени нанофилмови. Нанофилмовите со бизмут телурид подготвени со магнетронско распрскување имаат голема површина и добра плошност. Кога дебелината на бизмут телуридот и сребрените филмови е 42 nm и 30 nm, соодветно, оптичката празнина покажува силна резонанцна апсорпција во опсегот од 1100~1800 nm (Слика 1в). Кога истражувачите ја интегрирале оваа оптичка празнина на фотонски кристал направен од наизменични купишта слоеви Ta2O5 (182 nm) и SiO2 (260 nm) (слика 1e), посебна апсорпциона долина (слика 1f) се појавила во близина на оригиналниот врв на апсорпција на резонантна (~ 1550 nm), што е слично на електромагнетно индуцираниот ефект на транспарентност произведен од атомските системи.

Материјалот од бизмут телурид се карактеризираше со преносна електронска микроскопија и елипсометрија. Сл. 2a-2c покажува преносни електронски микрографии (слики со висока резолуција) и избрани шеми на дифракција на електрони на нанофилмови со бизмут телурид. Од сликата може да се види дека подготвените нанофилмови со бизмут телурид се поликристални материјали, а главната ориентација на растот е (015) кристална рамнина. Слика 2d-2f го прикажува комплексниот индекс на прекршување на бизмут телурид измерен со елипсометар и поставената површинска состојба и комплексен индекс на рефракција на состојбата. Резултатите покажуваат дека коефициентот на изумирање на состојбата на површината е поголем од индексот на прекршување во опсег од 230~1930 nm, покажувајќи карактеристики слични на метал. Индексот на рефракција на телото е повеќе од 6 кога брановата должина е поголема од 1385 nm, што е многу повисока од онаа на силициумот, германиумот и другите традиционални материјали со висок индекс на рефракција во оваа лента, што поставува основа за подготовка на ултра - тенки оптички резонатори. Истражувачите истакнуваат дека ова е прва пријавена реализација на планарна оптичка празнина на тополошки изолатор со дебелина од само десетици нанометри во оптичката комуникациска лента. Последователно, спектарот на апсорпција и резонантната бранова должина на ултра тенката оптичка празнина беа измерени со дебелината на бизмут телурид. Конечно, се истражува ефектот на дебелината на сребрениот филм врз електромагнетно индуцираните спектри на транспарентност во наношуплината на бизмут телурид/фотонските кристални структури

Со подготовка на рамни тенки слоеви на голема површина од тополошки изолатори на бизмут телурид и искористување на ултра високиот индекс на рефракција на материјалите од бизмут телурид во близина на инфрацрвената лента, се добива рамна оптичка празнина со дебелина од само десетици нанометри. Ултра тенката оптичка празнина може да реализира ефикасна апсорпција на резонантна светлина во блискиот инфрацрвен опсег и има важна апликативна вредност во развојот на оптоелектронските уреди во оптичката комуникациска лента. Дебелината на оптичката празнина на бизмут телурид е линеарна во однос на резонантната бранова должина и е помала од онаа на слична оптичка празнина од силициум и германиум. Во исто време, оптичката празнина на бизмут телурид е интегрирана со фотонски кристал за да се постигне аномален оптички ефект сличен на електромагнетно индуцираната транспарентност на атомскиот систем, што обезбедува нов метод за регулација на спектарот на микроструктурата. Оваа студија игра одредена улога во промовирањето на истражувањето на тополошки изолаторски материјали во регулацијата на светлината и оптичките функционални уреди.