Band komunikasi optik, resonator optik ultra tipis

Band komunikasi optik, resonator optik ultra tipis
Resonator optik boleh menyetempatkan panjang gelombang gelombang cahaya tertentu di ruang yang terhad, dan mempunyai aplikasi penting dalam interaksi cahaya cahaya,komunikasi optik, penderiaan optik, dan integrasi optik. Saiz resonator terutamanya bergantung kepada ciri -ciri bahan dan panjang gelombang operasi, contohnya, resonator silikon yang beroperasi di band inframerah berhampiran biasanya memerlukan struktur optik beratus -ratus nanometer dan ke atas. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, resonator optik planar ultra tipis telah menarik banyak perhatian kerana potensi aplikasi mereka dalam warna struktur, pencitraan holografik, peraturan medan cahaya dan peranti optoelektronik. Bagaimana untuk mengurangkan ketebalan resonator planar adalah salah satu masalah sukar yang dihadapi oleh penyelidik.
Berbeza dengan bahan semikonduktor tradisional, penebat topologi 3D (seperti Bismuth Telluride, Antimon Telluride, Bismuth Selenide, dan lain -lain) adalah bahan maklumat baru dengan keadaan permukaan logam yang dilindungi topologi dan keadaan penebat. Keadaan permukaan dilindungi oleh simetri penyongsangan masa, dan elektronnya tidak bertaburan oleh kekotoran bukan magnet, yang mempunyai prospek aplikasi penting dalam pengkomputeran kuantum kuasa rendah dan peranti spintronic. Pada masa yang sama, bahan penebat topologi juga menunjukkan sifat optik yang sangat baik, seperti indeks refraktif yang tinggi, bukan linear yang besaroptikpekali, pelbagai spektrum kerja yang luas, dapat disatukan, integrasi mudah, dan lain -lain, yang menyediakan platform baru untuk merealisasikan peraturan cahaya danPeranti optoelektronik.
Pasukan penyelidikan di China telah mencadangkan satu kaedah untuk fabrikasi resonator optik ultra-tip dengan menggunakan nanofilms penebat topologi bismut yang besar. Rongga optik menunjukkan ciri -ciri penyerapan resonans yang jelas dalam jalur inframerah berhampiran. Bismuth Telluride mempunyai indeks biasan yang sangat tinggi lebih daripada 6 dalam jalur komunikasi optik (lebih tinggi daripada indeks biasan bahan indeks refraktif tinggi tradisional seperti silikon dan germanium), supaya ketebalan rongga optik dapat mencapai satu-dua belas dari panjang gelombang resonans. Pada masa yang sama, resonator optik didepositkan pada kristal fotonik satu dimensi, dan kesan ketelusan yang disebabkan oleh elektromagnetik yang diperhatikan dalam jalur komunikasi optik, yang disebabkan oleh gandingan resonator dengan plasmon TAMM dan gangguan yang merosakkannya. Tanggapan spektrum kesan ini bergantung kepada ketebalan resonator optik dan teguh terhadap perubahan indeks biasan ambien. Kerja ini membuka cara baru untuk merealisasikan rongga optik ultrathin, peraturan spektrum bahan penebat topologi dan peranti optoelektronik.
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 1a dan 1b, resonator optik terutamanya terdiri daripada penebat topologi bismut Telluride dan nanofilm perak. Nanofilm Bismuth Telluride yang disediakan oleh magnetron sputtering mempunyai kawasan yang besar dan kebosanan yang baik. Apabila ketebalan filem Bismuth Telluride dan perak masing -masing adalah 42 nm dan 30 nm, rongga optik mempamerkan penyerapan resonans yang kuat dalam kumpulan 1100 ~ 1800 nm (Rajah 1C). Apabila penyelidik mengintegrasikan rongga optik ini ke kristal fotonik yang diperbuat daripada susunan selat TA2O5 (182 nm) dan SiO2 (260 nm) lapisan (Rajah 1E), lembah penyerapan yang berbeza (Rajah 1F)

Bahan Bismuth Telluride dicirikan oleh mikroskopi elektron penghantaran dan ellipsometry. Rajah. 2A-2C menunjukkan mikrograf elektron penghantaran (imej resolusi tinggi) dan corak difraksi elektron terpilih nanofilm bismut Telluride. Ia dapat dilihat dari angka bahawa nanofilm bismut yang disediakan bismut adalah bahan polikristalin, dan orientasi pertumbuhan utama adalah (015) pesawat kristal. Rajah 2D-2F menunjukkan indeks refraktif kompleks bismut Telluride yang diukur oleh ellipsometer dan indeks refraktif keadaan kompleks dan keadaan permukaan yang dipasang. Hasilnya menunjukkan bahawa pekali kepupusan keadaan permukaan lebih besar daripada indeks biasan dalam julat 230 ~ 1930 nm, menunjukkan ciri-ciri seperti logam. Indeks refraktif badan adalah lebih daripada 6 apabila panjang gelombang lebih besar daripada 1385 nm, yang jauh lebih tinggi daripada silikon, germanium dan bahan indeks tradisional tinggi tradisional dalam band ini, yang meletakkan asas bagi penyediaan resonator optik ultra-tip. Para penyelidik menunjukkan bahawa ini adalah realisasi pertama yang dilaporkan oleh penebat topologi planar rongga optik dengan ketebalan hanya puluhan nanometer dalam band komunikasi optik. Seterusnya, spektrum penyerapan dan panjang gelombang resonans rongga optik ultra tipis diukur dengan ketebalan bismut Telluride. Akhir

Dengan menyediakan filem-filem nipis rata yang besar dari penebat topologi bismut Telluride, dan mengambil kesempatan daripada indeks biasan ultra tinggi bahan bismut telurida dalam jalur inframerah berhampiran, rongga optik planar dengan ketebalan hanya puluhan nanometer diperolehi. Rongga optik ultra tipis dapat merealisasikan penyerapan cahaya resonan yang cekap dalam jalur inframerah berhampiran, dan mempunyai nilai aplikasi yang penting dalam pembangunan peranti optoelektronik dalam band komunikasi optik. Ketebalan rongga optik bismut Telluride adalah linear kepada panjang gelombang resonan, dan lebih kecil daripada silikon yang sama dan rongga optik germanium. Pada masa yang sama, rongga optik Bismuth Telluride disepadukan dengan kristal fotonik untuk mencapai kesan optik anomali yang serupa dengan ketelusan sistem atom yang disebabkan oleh elektromagnetik, yang menyediakan kaedah baru untuk peraturan spektrum mikrostruktur. Kajian ini memainkan peranan tertentu dalam mempromosikan penyelidikan bahan penebat topologi dalam peraturan cahaya dan peranti fungsi optik.