Optisches Kommunikationsband, ultra-dünner optischer Resonator

Optisches Kommunikationsband, ultra-dünner optischer Resonator
Optische Resonatoren können spezifische Wellenlängen von Lichtwellen in einem begrenzten Raum lokalisieren und wichtige Anwendungen in der Lichtmeisterinteraktion haben.optische Kommunikation, optische Erfindung und optische Integration. Die Größe des Resonators hängt hauptsächlich von den Materialmerkmalen und der Betriebswellenlänge ab. Zum Beispiel erfordern Siliziumresonatoren, die im nahezu Infrarotband arbeiten, optische Strukturen von Hunderten von Nanometern und darüber. In den letzten Jahren haben ultra-dünne planare optische Resonatoren aufgrund ihrer potenziellen Anwendungen in strukturellen Farben, holographischer Bildgebung, Lichtfeldregulation und optoelektronischen Geräten viel Aufmerksamkeit erregt. Wie man die Dicke planarer Resonatoren verringert, ist eines der schwierigen Probleme der Forscher.
Anders als traditionelle Halbleitermaterialien sind 3D -topologische Isolatoren (wie Wismut Tellurid, Antimon Tellurid, Wismut -Selenid usw.) neue Informationsmaterialien mit topologisch geschützten Metalloberflächenzuständen und Isolatorzuständen. Der Oberflächenzustand wird durch die Symmetrie der Zeitinversion geschützt, und seine Elektronen werden nicht durch nichtmagnetische Verunreinigungen verstreut, die wichtige Anwendungsaussichten für Quantum-Computing und Spintronic-Geräte mit geringer Leistung aufweist. Gleichzeitig zeigen topologische Isolatormaterialien auch hervorragende optische Eigenschaften, wie z. B. einen hohen Brechungsindex, großer nichtlineareroptischKoeffizienten, breites Arbeitsspektrumbereich, Abstimmung, einfache Integration usw., die eine neue Plattform für die Realisierung der Lichtregulierung und zur Verfügung stelltOptoelektronische Geräte.
Ein Forschungsteam in China hat eine Methode zur Herstellung von ultradünnen optischen Resonatoren vorgeschlagen, indem großflächen wachsende Tellurid-topologische Isolator-Nanofilme verwendet werden. Der optische Hohlraum zeigt offensichtliche Resonanzabsorptionsmerkmale im Nahinfrarotband. Wismut Tellurid hat einen sehr hohen Brechungsindex von mehr als 6 im optischen Kommunikationsband (höher als der Brechungsindex für herkömmliche Brechungsindexmaterialien wie Silizium und Germanium), so dass die optische Hohlraumdicke ein Zwölf der Resonanzwellenlänge erreichen kann. Gleichzeitig wird der optische Resonator auf einem eindimensionalen photonischen Kristall abgelagert, und ein neuartiger elektromagnetisch induzierter Transparenzeffekt wird im optischen Kommunikationsband beobachtet, das auf die Kopplung des Resonators mit dem Tamm-Plasmon und seiner zerstörerischen Einmischung zurückzuführen ist. Die spektrale Reaktion dieses Effekts hängt von der Dicke des optischen Resonators ab und ist robust für die Änderung des Umgebungs -Brechungsindex. Diese Arbeit eröffnet eine neue Möglichkeit für die Realisierung der ultradünnen optischen Hohlraum, der Regulation des topologischen Isolators -Materialspektrums und optoelektronischen Geräten.
Wie in Abb. 1 gezeigt. 1a und 1b, der optische Resonator besteht hauptsächlich aus einem wismut -topologischen Isolator und Silbernanofilmen. Die von Magnetron Sputtering hergestellten Wismut -Tellurid -Nanofilme haben eine große Fläche und eine gute Flachheit. Wenn die Dicke der Wismut -Tellurid- und Silberfilme 42 nm bzw. 30 nm beträgt, weist die optische Höhle eine starke Resonanzabsorption in der Bande von 1100 ~ 1800 nm auf (Abbildung 1c). Als die Forscher diesen optischen Hohlraum in einen photonischen Kristall aus wechselnden Stapeln von Ta2O5 (182 nm) und SiO2 (260 nm) (Abbildung 1E) integriert haben, erschien ein unterschiedliches Absorptionstaly (Abbildung 1F) in der Nähe des ursprünglichen resonanten Absorptionspeaks (~ 1550 nm), der zu dem elektromagisch indiziertem transparierten transparischen Effekt, der durch Atomic -Systeme entsteht.

Das Wismut -Telluridmaterial wurde durch Transmissionselektronenmikroskopie und Ellipsometrie gekennzeichnet. FEIGE. 2A-2C zeigt Transmissionselektronenmikroskopische (hochauflösende Bilder) und ausgewählte Elektronenbeugungsmuster von Wismut-Tellurid-Nanofilmen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die vorbereiteten Wismut -Tellurid -Nanofilme polykristalline Materialien sind und die Hauptwachstumorientierung (015) Kristallebene ist. Abbildung 2D-2F zeigt den komplexen Brechungsindex von Wismut Tellurid, gemessen mit dem Ellipsometer und dem angepassten Oberflächenzustand und dem staatlichen Komplex-Brechungsindex. Die Ergebnisse zeigen, dass der Extinktionskoeffizient des Oberflächenzustands größer ist als der Brechungsindex im Bereich von 230 ~ 1930 nm und zeigt metallähnliche Eigenschaften. Der Brechungsindex des Körpers beträgt mehr als 6, wenn die Wellenlänge größer als 1385 nm ist, was viel höher ist als die von Silizium, Germanium und anderen traditionellen hochrangigen Indexmaterialien in diesem Band, das eine Grundlage für die Herstellung von ultra-dünnen optischen Resonatoren bildet. Die Forscher weisen darauf hin, dass dies die erste gemeldete Realisierung eines topologischen Isolators planar optische Hohlraum mit einer Dicke von nur zehn Nanometern im optischen Kommunikationsband ist. Anschließend wurden das Absorptionsspektrum und die Resonanzwellenlänge der ultradünnen optischen Hohlraum mit der Dicke des Wismut-Tellurids gemessen. Schließlich wird die Wirkung der Silberfilmdicke auf elektromagnetisch induzierte Transparenzspektren bei Wismut -Tellurid -Nanokavität/photonischen Kristallstrukturen untersucht

Durch die Vorbereitung großer Flachdünnfilme von Bismuthut-Tellurid-topologischen Isolatoren und der Nutzung des ultrahohen Brechungsindex von Wismut-Telluridmaterialien im nahezu Infrarotband wird eine planare optische Hohlheit mit einer Dicke von nur zehn Nanometern erhalten. Der ultradünne optische Hohlraum kann eine effiziente resonante Lichtabsorption im Nahkampfband realisieren und hat einen wichtigen Anwendungswert bei der Entwicklung optoelektronischer Geräte im optischen Kommunikationsband. Die Dicke der Wismut -Tellurid -optischen Höhle ist linear zur resonanten Wellenlänge und ist kleiner als die ähnliche optische Höhle von Silizium und Germanium. Gleichzeitig wird der optische Wismut -Tellurid -Hohlraum in einen photonischen Kristall integriert, um den anomalen optischen Effekt zu erzielen, der der elektromagnetisch induzierten Transparenz des Atomsystems ähnelt, die eine neue Methode für die Spektrumregulation des Mikrostrukturs liefert. Diese Studie spielt eine bestimmte Rolle bei der Förderung der Forschung topologischer Isolatormaterialien in Lichtregulierung und optischen funktionellen Geräten.