Оптички опсег за комуникација, ултра тенок оптички резонатор

Оптички опсег за комуникација, ултра тенок оптички резонатор
Оптичките резонатори можат да локализираат специфични бранови должини на светлосни бранови во ограничен простор и да имаат важни апликации во интеракција со светлина,Оптичка комуникација, оптички сензори и оптичка интеграција. Големината на резонаторот главно зависи од карактеристиките на материјалот и оперативната бранова должина, на пример, силиконските резонатори кои работат во блискиот инфрацрвен опсег обично бараат оптички структури на стотици нанометри и погоре. Во последниве години, ултра-тенките рамни оптички резонатори привлекоа големо внимание заради нивните потенцијални апликации во структурна боја, холографско снимање, регулирање на светло поле и оптоелектронски 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 тилурид, антимон -телурид, бизмут селенид, итн.) Се нови информативни материјали со тополошки заштитени метални површински состојби и изолаторни состојби. Површинската состојба е заштитена со симетријата на временската инверзија, а неговите електрони не се расфрлани со не-магнетни нечистотии, што има важни изгледи за примена во квантните компјутери со мала моќност и спинтронични уреди. Во исто време, тополошките изолаторни материјали исто така покажуваат одлични оптички својства, како што е индексот со висок рефракција, голем нелинеарноОптичкиКоефициент, широк опсег на работен спектар, прилагодливост, лесна интеграција, итн., Што обезбедува нова платформа за реализација на регулирање на светлината иОптоелектронски уреди.
Истражувачки тим во Кина предложи метод за измислување на ултра тенки оптички резонатори со употреба на големи површински растечки нанофилми на тополошки изолатор на бизмут на нанофилми. Оптичката празнина покажува очигледни карактеристики на апсорпција на резонанца во близу инфрацрвен опсег. Бизмут Телурид има многу висок индекс на рефракција од повеќе од 6 во опсегот на оптички комуникации (повисок од индексот на рефракција на традиционалните материјали за индекс на високи рефракција, како што се силикон и германиум), така што дебелината на оптичката празнина може да достигне една дваесеттина од резонанцата бранова должина. Во исто време, оптичкиот резонатор се депонира на еднодимензионален фотонски кристал, а во оптичкиот комуникациски ефект на транспарентност е забележан во спојување на резонаторот со плазмонот Там и неговото деструктивно мешање. Спектралниот одговор на овој ефект зависи од дебелината на оптичкиот резонатор и е стабилен на промената на индексот на рефракција на околината. Оваа работа отвора нов начин за реализација на ултратинска оптичка празнина, регулатива на спектарот на тополошки изолаторски материјали и оптоелектронски уреди.
Како што е прикажано на сл. 1А и 1Б, оптичкиот резонатор главно е составен од тополошки изолатор на бизмут тилурид и сребрени нанофилми. Нанофилмите на бизмут на Телурид, подготвени од магтротрон плукање имаат голема површина и добра рамност. Кога дебелината на бизмут -телурид и сребрените филмови е 42 nm и 30 nm, соодветно, оптичката празнина покажува силна апсорпција на резонанца во опсегот од 1100 ~ 1800 nm (Слика 1C). Кога истражувачите ја интегрираа оваа оптичка празнина на фотонски кристал изработен од наизменични магацини на TA2O5 (182 nm) и SiO2 (260 nm) слоеви (Слика 1Е), се појави посебна долина на апсорпција (Слика 1F) во близина на оригиналниот резонантен апсорпциски врв (~ 1550 nm), што е слично на електромагнитичкиот транспарентен ефектиран од атомички систем.

Материјалот бизмут telluride се карактеризира со микроскопија на електронски пренос и елипсометрија. Сл. 2А-2С ги прикажува електронските микрографии за пренос (слики со висока резолуција) и избрани модели на дифракција на електрони на нанофилмите на бизмут лалурид. Од сликата може да се види дека подготвените нанофилми на бизмут лалурид се поликристални материјали, а главната ориентација на растот е (015) кристална рамнина. На Слика 2D-2F е прикажан комплексот индекс на рефракција на бизмут-телурид измерен со елипсометар и вградениот индекс на рефракција на состојбата на површината и државниот комплекс. Резултатите покажуваат дека коефициентот на истребување на површинската состојба е поголем од индексот на рефракција во опсег од 230 ~ 1930 nm, што покажува карактеристики слични на метал. Индексот на рефракција на телото е повеќе од 6 кога брановата должина е поголема од 1385 nm, што е многу повисоко од оној на силикон, германиум и други традиционални високо-рефрактивни индексни материјали во овој опсег, што претставува основа за подготовка на ултра-тенки оптички резонатори. Истражувачите посочуваат дека ова е прва пријавена реализација на тополошки изолаторски рамна оптичка празнина со дебелина на само десетици нанометри во опсегот на оптички комуникации. Последователно, спектарот на апсорпција и резонанца на бранова должина на ултра-тенка оптичка празнина беа измерени со дебелината на бизмут-телурид. Конечно, се испитува ефектот на дебелината на сребрениот филм врз електромагнетно индуцираните спектар на транспарентност во нанокавитите на бизмут на нанокавилност/фотонски кристални структури

Со подготовка на големи области рамни тенки филмови на тополошките изолатори на бизмут, и искористување на ултра-високиот индекс на рефракција на материјалите за бизмут на бизмут во блиска инфрацрвена лента, се добива рамна оптичка празнина со дебелина од само десетици нанометри. Ултра-тетната оптичка празнина може да реализира ефикасна резонантна апсорпција на светлина во блискиот инфрацрвен опсег и има важна вредност на примената во развојот на оптоелектронските уреди во опсегот на оптичка комуникација. Дебелината на оптичката празнина на бизмут Телурид е линеарна на резонантната бранова должина и е помала од онаа на слична силикон и германиумска оптичка празнина. Во исто време, оптичката празнина на бизмут тилурид 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 регулирање на спектарот на микроструктурата. Оваа студија игра одредена улога во промовирањето на истражувањето на тополошките изолаторни материјали во регулирање на светлината и оптички функционални уреди.