Faxxa ta 'komunikazzjoni ottika, reżonatur ottiku ultra-rqiq

Faxxa ta 'komunikazzjoni ottika, reżonatur ottiku ultra-rqiq
Resonaturi ottiċi jistgħu jillokalizzaw tulijiet ta 'mewġ speċifiċi ta' mewġ tad-dawl fi spazju limitat, u jkollhom applikazzjonijiet importanti f'interazzjoni ħafifa,Komunikazzjoni ottika, sensing ottiku, u integrazzjoni ottika. Id-daqs tar-reżonatur jiddependi prinċipalment fuq il-karatteristiċi tal-materjal u t-tul ta 'mewġa operattiva, pereżempju, ir-reżonaturi tas-silikon li joperaw fil-medda infra-aħmar qrib ġeneralment jeħtieġu strutturi ottiċi ta' mijiet ta 'nanometri u' l fuq. Fi snin reċenti, ir-reżonaturi ottiċi ultra-rqiqa ġibdu ħafna attenzjoni minħabba l-applikazzjonijiet potenzjali tagħhom fil-kulur strutturali, immaġini olografiċi, regolazzjoni tal-kamp ħafif u apparati optoelettroniċi. Kif tnaqqas il-ħxuna tar-reżonaturi ċari hija waħda mill-problemi diffiċli li jħabbtu wiċċhom magħhom riċerkaturi.
Differenti minn materjali tradizzjonali tas-semikondutturi, iżolaturi topoloġiċi 3D (bħal Bismuth Telluride, Antimony Telluride, Bismuth Selenide, eċċ.) Huma materjali ta 'informazzjoni ġodda bi stati tal-wiċċ tal-metall protetti topoloġikament u stati tal-iżolatur. L-istat tal-wiċċ huwa protett mis-simetrija tal-inverżjoni tal-ħin, u l-elettroni tiegħu mhumiex imxerrdin minn impuritajiet mhux manjetiċi, li għandu prospetti ta 'applikazzjoni importanti fil-komputazzjoni kwantistika ta' enerġija baxxa u apparat spintronic. Fl-istess ħin, materjali tal-iżolatur topoloġiku juru wkoll proprjetajiet ottiċi eċċellenti, bħal indiċi ta 'rifrazzjoni għolja, mhux lineari kbarottikuKoeffiċjent, firxa wiesgħa ta 'spettru ta' ħidma, tunerabilità, integrazzjoni faċli, eċċ., Li tipprovdi pjattaforma ġdida għar-realizzazzjoni ta 'regolamentazzjoni ħafifa uApparat optoelettroniku.
Tim ta 'riċerka fiċ-Ċina ppropona metodu għall-fabbrikazzjoni ta' reżonaturi ottiċi ultra-rqiqa billi juża nanoofilms tal-iżolatur topoloġiku tal-biżmudi li qed jikbru b'żona kbira. Il-kavità ottika turi karatteristiċi ta 'assorbiment ta' reżonanza ovvja fi faxxa infra-aħmar qrib. Bismuth Telluride għandu indiċi ta 'rifrazzjoni għolja ħafna ta' aktar minn 6 fil-medda ta 'komunikazzjoni ottika (ogħla mill-indiċi ta' rifrazzjoni ta 'materjali tradizzjonali ta' indiċi ta 'rifrazzjoni għolja bħas-silikon u l-ġermanju), sabiex il-ħxuna tal-kavità ottika tkun tista' tilħaq wieħed mill-għoxrin tal-mewġa ta 'reżonanza. Fl-istess ħin, ir-reżonatur ottiku huwa depożitat fuq kristall fotoniku b'dimensjoni waħda, u effett ta 'trasparenza indott elettromanjetikament ġdid huwa osservat fil-medda ta' komunikazzjoni ottika, li hija dovuta għall-akkoppjar tar-reżonatur mal-plażma Tamm u l-interferenza distruttiva tiegħu. Ir-rispons spettrali ta 'dan l-effett jiddependi fuq il-ħxuna tar-reżonatur ottiku u huwa robust għall-bidla tal-indiċi ta' rifrazzjoni ambjentali. Dan ix-xogħol jiftaħ mod ġdid għar-realizzazzjoni ta 'kavità ottika ultrathin, regolazzjoni ta' l-ispettru tal-materjal ta 'l-iżolatur topoloġiku u apparat optoelettroniku.
Kif muri fil-Fig. 1A u 1B, ir-reżonatur ottiku huwa prinċipalment magħmul minn iżolatur topoloġiku tal-bismut u nanoofilms tal-fidda. In-nanoofilms tal-Bismut Telluride mħejjija minn Magnetron Sputtering għandhom żona kbira u ċatt tajjeb. Meta l-ħxuna tal-films tal-bismuride u tal-fidda hija 42 nm u 30 nm, rispettivament, il-kavità ottika turi assorbiment qawwi ta 'reżonanza fil-medda ta' 1100 ~ 1800 nm (Figura 1C). Meta r-riċerkaturi integraw din il-kavità ottika fuq kristall fotoniku magħmul minn munzelli li jalternaw ta 'saffi ta2O5 (182 nm) u SiO2 (260 nm) (Figura 1E), wied ta' assorbiment distint (Figura 1F) deher qrib il-quċċata oriġinali ta 'assorbiment ta' reżonanza (~ 1550 nm), li huwa simili għall-effett ta 'trasmostrazzjoni elettromagnetikament indotta.

Il-materjal tal-Bismuth Telluride kien ikkaratterizzat minn mikroskopija elettronika tat-trasmissjoni u elipsometrija. Fig. 2A-2C juri mikrografi tal-elettroni tat-trasmissjoni (immaġini b'riżoluzzjoni għolja) u xejriet ta 'diffrazzjoni tal-elettroni magħżula ta' nanoofilms tal-biismut. Jista 'jidher miċ-ċifra li n-nanoofilmi tat-telluride tal-bismut ippreparati huma materjali polikristallini, u l-orjentazzjoni tat-tkabbir ewlieni hija (015) pjan tal-kristall. Il-Figura 2D-2F turi l-indiċi ta 'rifrazzjoni kumpless ta' Bismuth Telluride mkejjel mill-elipsometru u l-istat tal-wiċċ imwaħħal u l-indiċi ta 'rifrazzjoni tal-kumpless tal-istat. Ir-riżultati juru li l-koeffiċjent ta 'estinzjoni ta' l-istat tal-wiċċ huwa akbar mill-indiċi ta 'rifrazzjoni fil-medda ta' 230 ~ 1930 nm, li juri karatteristiċi simili għall-metall. L-indiċi ta 'rifrazzjoni tal-ġisem huwa aktar minn 6 meta t-tul ta' mewġa huwa akbar minn 1385 nm, li huwa ħafna ogħla minn dak tas-silikon, il-ġermanju u materjali oħra tradizzjonali ta 'indiċi ta' riflessjoni għolja f'din il-medda, li jistabbilixxi pedament għall-preparazzjoni ta 'reżonaturi ottiċi ultra-irqaq. Ir-riċerkaturi jindikaw li din hija l-ewwel realizzazzjoni rrappurtata ta 'kavità ottika ta' iżolatur topoloġika bi ħxuna ta 'għexieren ta' nanometri biss fil-medda ta 'komunikazzjoni ottika. Sussegwentement, l-ispettru ta 'assorbiment u t-tul ta' mewġa ta 'reżonanza tal-kavità ottika ultra-rqiqa ġew imkejla bil-ħxuna ta' Bismuth telluride. Fl-aħħarnett, l-effett tal-ħxuna tal-film tal-fidda fuq l-ispettri tat-trasparenza indotta elettromanjetikament fin-nanokavità tal-bismut / strutturi tal-kristall fotoniku huwa investigat

Billi tħejji films irqaq ta 'żona kbira ċatta ta' iżolaturi topoloġiċi ta 'Bismuth telluride, u tieħu vantaġġ mill-indiċi ta' rifrazzjoni ultra-għolja ta 'materjali ta' bismut ta 'l-infra-aħmar fi faxxa infra-aħmar, kavità ottika planar bi ħxuna ta' għexieren ta 'għexieren ta' nanometri biss hija miksuba. Il-kavità ottika ultra-rqiqa tista 'tirrealizza assorbiment ta' dawl reżonanti effiċjenti fil-medda infra-aħmar qrib, u għandha valur ta 'applikazzjoni importanti fl-iżvilupp ta' apparati optoelettroniċi fil-medda ta 'komunikazzjoni ottika. Il-ħxuna tal-kavità ottika tal-biismut tat-telluride hija lineari għat-tul ta 'mewġa reżonanti, u hija iżgħar minn dik ta' kavità ottika simili tas-silikon u tal-ġermanju. Fl-istess ħin, il-kavità ottika tal-bismut tat-telluride hija integrata mal-kristall fotoniku biex tinkiseb l-effett ottiku anomali simili għat-trasparenza indotta elettromanjetikament tas-sistema atomika, li tipprovdi metodu ġdid għar-regolazzjoni tal-ispettru tal-mikrostruttura. Dan l-istudju għandu ċertu rwol fil-promozzjoni tar-riċerka ta 'materjali ta' iżolatur topoloġiku fir-regolazzjoni ħafifa u apparat funzjonali ottiku.