Banda e komunikimit optik, rezonatori optik ultra i hollë
Rezonatorët optikë mund të lokalizojnë gjatësinë e valëve specifike të valëve të lehta në një hapësirë të kufizuar, dhe të kenë aplikime të rëndësishme në bashkëveprimin e materies së dritës,komunikim optik, Ndjesia optike dhe integrimi optik. Madhësia e rezonatorit varet kryesisht nga karakteristikat e materialit dhe gjatësia e valës operative, për shembull, rezonatorët e silikonit që veprojnë në brezin e afërt infra të kuqe zakonisht kërkojnë struktura optike të qindra nanometrave dhe më lart. Vitet e fundit, rezonatorët optikë ultra të hollë planarë kanë tërhequr shumë vëmendje për shkak të aplikimeve të tyre të mundshme në ngjyrën strukturore, imazhin holografik, rregullimin e fushës së lehtë dhe pajisjet optoelektronike. Si të zvogëloni trashësinë e rezonatorëve planarë është një nga problemet e vështira me të cilat përballet studiuesit.
Të ndryshme nga materialet tradicionale gjysmëpërçuese, izoluesit topologjikë 3D (të tilla si bismuth Telluride, antimonik Telluride, bismuth selenide, etj.) Janë materiale të reja informacioni me shtete sipërfaqësore metalike të mbrojtura topologjikisht dhe gjendje izoluese. Gjendja e sipërfaqes mbrohet nga simetria e përmbysjes së kohës, dhe elektronet e saj nuk shpërndahen nga papastërtitë jo magnetike, e cila ka perspektivë të rëndësishme të aplikimit në llogaritjen kuantike me fuqi të ulët dhe pajisjet spintronike. Në të njëjtën kohë, materialet topologjike të izolatorit tregojnë gjithashtu veti të shkëlqyera optike, të tilla si indeksi i lartë refraktiv, jo linear i madhoptikkoeficient, diapazoni i gjerë i spektrit të punës, akordueshmëria, integrimi i lehtë, etj., E cila siguron një platformë të re për realizimin e rregullimit të dritës dhepajisje optoelektronike.
Një ekip hulumtues në Kinë ka propozuar një metodë për trillimin e rezonatorëve optikë ultra të hollë duke përdorur nanofilma topologjike të Bismuth Topologjike në rritje të zonës së madhe. Zgavra optike tregon karakteristika të dukshme të thithjes së rezonancës në brezin infra të kuq të afërt. Bismuth Telluride ka një indeks shumë të lartë refraktiv prej më shumë se 6 në brezin e komunikimit optik (më i lartë se indeksi refraktiv i materialeve tradicionale të indeksit refraktiv të lartë si silikoni dhe germanium), në mënyrë që trashësia e zgavrës optike të mund të arrijë një të dyta të gjatësisë së valës së rezonancës. Në të njëjtën kohë, rezonatori optik depozitohet në një kristal fotonik një-dimensional, dhe një efekt i ri i transparencës së induktuar elektromagnetikisht vërehet në brezin e komunikimit optik, i cili është për shkak të bashkimit të rezonatorit me plazmonin TAMM dhe ndërhyrjen e tij shkatërruese. Përgjigja spektrale e këtij efekti varet nga trashësia e rezonatorit optik dhe është i fortë për ndryshimin e indeksit refraktiv të ambientit. Kjo punë hap një mënyrë të re për realizimin e zgavrës optike ultrathin, rregullimin e spektrit të materialit izolologjik dhe pajisjet optoelektronike.
Siç tregohet në FIG. 1A dhe 1B, rezonatori optik është i përbërë kryesisht nga një izolues topologjik i bismut -Telluride dhe nanofilma argjendi. Nanofilmat e bismuth Telluride të përgatitura nga sputtering magnetron kanë zonë të madhe dhe rrafshësi të mirë. Kur trashësia e bismuth Telluride dhe filmat e argjendit është përkatësisht 42 nm dhe 30 nm, përkatësisht, zgavra optike shfaq thithjen e fortë të rezonancës në bandën prej 1100 ~ 1800 nm (Figura 1C). Kur studiuesit integruan këtë zgavër optike mbi një kristal fotonik të bërë nga pirgje alternative të shtresave TA2O5 (182 nm) dhe SIO2 (260 nm) (Figura 1E), një luginë e veçantë e thithjes së thithjes (Figura 1F) u shfaq pranë pikut origjinal të absorbimit rezonant (~ 1550 nm), i cili është i ngjashëm me efektin elektromagnetikisht të induktuar të prodhuar nga ATOMIK SISTEMET ATOMIKE.
Materiali bismuth Telluride u karakterizua nga mikroskopi elektronik i transmetimit dhe elipsometria. Fig. 2A-2C tregon mikrografë elektronikë të transmetimit (imazhe me rezolucion të lartë) dhe modele të zgjedhura të difraksionit elektronik të nanofilmave të bismuth Telluride. Nga figura mund të shihet se nanofilmat e përgatitur të bismut telluride janë materiale polikristaline, dhe orientimi kryesor i rritjes është (015) rrafsh kristal. Figura 2d-2F tregon indeksin kompleks refraktiv të bismuth telluride të matur nga elipsometri dhe gjendjen e vendosur të sipërfaqes dhe indeksin kompleks të kompleksit shtetëror. Rezultatet tregojnë se koeficienti i zhdukjes së gjendjes së sipërfaqes është më i madh se indeksi refraktiv në intervalin 230 ~ 1930 nm, duke treguar karakteristika të ngjashme me metalin. Indeksi refraktiv i trupit është më shumë se 6 kur gjatësia e valës është më e madhe se 1385 nm, e cila është shumë më e lartë se ajo e silikonit, germaniumit dhe materialeve të tjera tradicionale të indeksit me riprodhim të lartë në këtë grup, i cili hedh një themel për përgatitjen e rezonatorëve optikë ultra të hollë. Studiuesit tregojnë se kjo është realizimi i parë i raportuar i një zgavër optike planare të izolatorit topologjik me një trashësi vetëm dhjetëra nanometra në brezin e komunikimit optik. Më pas, spektri i përthithjes dhe gjatësia e valës së rezonancës së zgavrës optike ultra të hollë u matën me trashësinë e bismuth Telluride. Më në fund, efekti i trashësisë së filmit argjendi në spektrin e transparencës së induktuar elektromagnetikisht në nanokavitetin e bismut të nanokavitetit/strukturave kristal fotonike
Duke përgatitur filma të sheshtë të sheshtë të rrafshët të izoluesve topologjikë të bismuth Telluride, dhe duke përfituar nga indeksi refraktiv ultra i lartë i materialeve të bismuth Telluride në një bandë infra të kuqe, merret një zgavër optike planare me një trashësi të vetëm dhjetëra nanometrash. Zgavra optike ultra e hollë optike mund të realizojë thithjen efikase të dritës rezonante në brezin e afërt infra të kuqe, dhe ka vlerë të rëndësishme aplikimi në zhvillimin e pajisjeve optoelektronike në brezin e komunikimit optik. Trashësia e zgavrës optike të bismuth Telluride është lineare me gjatësinë e valës rezonante, dhe është më e vogël se ajo e zgavrës optike të ngjashme silikoni dhe germanium. Në të njëjtën kohë, zgavra optike e bismuth Telluride është e integruar me kristal fotonik për të arritur efektin optik anomal të ngjashëm me transparencën e induktuar elektromagnetikisht të sistemit atomik, i cili siguron një metodë të re për rregullimin e spektrit të mikrostrukturës. Ky studim luan një rol të caktuar në promovimin e hulumtimit të materialeve të izolatorit topologjik në rregullimin e dritës dhe pajisjet funksionale optike.
Koha e postimit: Sht-30-2024