Оптическая полоса связи, ультратонкий оптический резонатор

Оптическая полоса связи, ультратонкий оптический резонатор
Оптические резонаторы могут локализовать определенные длины волн световых волн в ограниченном пространстве и иметь важные применения во взаимодействии светаОптическое общение, оптическое зондирование и оптическая интеграция. Размер резонатора в основном зависит от характеристик материала и рабочей длины волны, например, кремниевые резонаторы, работающие в ближней инфракрасной полосе, обычно требуют оптических структур сотен нанометров и выше. В последние годы ультратонкие плоские оптические резонаторы привлекли большое внимание из-за их потенциальных применений в структурном цвете, голографической визуализации, регуляции световых полевых и оптоэлектронных устройств. Как уменьшить толщину плоских резонаторов - одна из сложных проблем, с которыми сталкиваются исследователи.
В отличие от традиционных полупроводниковых материалов, трехмерных топологических изоляторов (таких как висмут теллурид, сурьмы теллурида, висмут -селенид и т. Д.) представляют собой новые информационные материалы с топологически охраняемыми состояниями поверхности металла и состояниями изолятора. Поверхностное состояние защищено симметрией инверсии времени, а его электроны не разбросаны не магнитными примесями, которые имеют важные перспективы применения в квантовых вычислениях с низкими мощными и спинтроническими устройствами. В то же время материалы топологического изолятора также показывают отличные оптические свойства, такие как показатель высокой рефракции, большой нелинейныйоптическийкоэффициент, широкий диапазон рабочих спектра, настроение, легкая интеграция и т. Д., Который предоставляет новую платформу для реализации регулирования света иОптоэлектронные устройства.
Исследовательская группа в Китае предложила метод для изготовления ультратонких оптических резонаторов, используя нановолон с топологическим изолятором, растущей большой площадью. Оптическая полость показывает очевидные характеристики поглощения резонанса в ближней инфракрасной полосе. Bismuth Telluride имеет очень высокий показатель преломления более чем 6 в полосе оптической связи (выше, чем показатель преломления традиционных высоких материалов показателя преломления, таких как кремний и германия), так что толщина оптической полости может достигать одного-в двадцатом резонансной длине волны. В то же время оптический резонатор осаждается на одномерном фотонном кристалле, а в оптической полосе связи наблюдается новый электромагнитный эффект прозрачности, что связано с связью резонатора с плазмоном Tamm и его разрушительным интерферентом. Спектральный отклик этого эффекта зависит от толщины оптического резонатора и устойчив к изменению индекса преломления окружающей среды. Эта работа открывает новый способ реализации ультратоненной оптической полости, регуляции спектра топологического изолятора и оптоэлектронных устройств.
Как показано на рис. 1a и 1b, оптический резонатор в основном состоит из топологического изолятора теллурида висмута и нанофильм серебра. Нанофильмы висмута теллурида, приготовленные магнетронным распылением, имеют большую площадь и хорошую плоскость. Когда толщина висмута теллурида и серебряных пленок составляет 42 нм и 30 нм соответственно, оптическая полость демонстрирует сильное резонансное поглощение в полосе 1100 ~ 1800 нм (рис. 1C). Когда исследователи интегрировали эту оптическую полость в фотонный кристалл, изготовленный из чередующихся стеков слоев TA2O5 (182 нм) и SiO2 (260 нм) (рис. 1E), отдельная долина абсорбции (рис. 1F) появилась вблизи оригинального резонансного пика абсорбции (~ 1550 нм), который схоже с электромагним, вызванным трансформационным эффектом, создаваемым на потом.

Материал висмута теллурида был охарактеризован с помощью просвечивающей электронной микроскопии и эллипсометрии. ИНЖИР. 2A-2C показывают микрофотографии просвечивания (изображения с высоким разрешением) и выбранные дифракционные схемы электронов нанофильм висмута теллурида. Из рисунка видно, что подготовленные нановолон с висмутом теллуридные нановолокны представляют собой поликристаллические материалы, а основной ориентацией роста является (015) плоскость кристаллов. На рисунке 2D-2F показан комплексный показатель преломления висмута теллурида, измеренный эллипсометром, а также установленным поверхностным состоянием и индексом преломления в комплексе состояния. Результаты показывают, что коэффициент вымирания состояния поверхности больше, чем показатель преломления в диапазоне 230 ~ 1930 нм, показывая металлические характеристики. Индекс преломления тела составляет более 6 лет, когда длина волны превышает 1385 нм, что намного выше, чем у кремния, германия и других традиционных высокорезоративных показателей в этой полосе, что закладывает основу для приготовления ультратонких оптических резонаторов. Исследователи отмечают, что это первое сообщенное реализацию топологической планарной оптической полости топологического изолятора с толщиной всего лишь десятков нанометров в полосе оптической связи. Впоследствии, спектр поглощения и резонансная длина волны ультратонкой оптической полости измеряли толщиной висмута теллурида. Наконец, влияние толщины пленки серебра на электромагнитно индуцированные спектры прозрачности в наноквавите/фотонных кристаллических структурах висмута/фотонных кристаллических структур

Приготовление больших областей плоских тонких пленок висмута топологических изоляторов теллурида и воспользовавшись преимуществом сверхвысокого показателя преломления материалов висмута теллурида в ближней инфракрасной полосе, получается плоская оптическая полость с толщиной всего десятков нанометров. Ультратонкая оптическая полость может реализовать эффективное резонансное поглощение света в ближней инфракрасной полосе и имеет важную ценность применения в разработке оптоэлектронных устройств в оптической полосе связи. Толщина оптической полости висмута линейна по отношению к резонансной длине волны и меньше, чем у аналогичной оптической полости кремния и германия. В то же время оптическая полость висмута интегрирована с фотонным кристаллом для достижения аномального оптического эффекта, аналогичного электромагнитно индуцированной прозрачности атомной системы, которая обеспечивает новый метод для регуляции спектра микроструктуры. Это исследование играет определенную роль в содействии исследованиям материалов топологического изолятора в регуляции света и оптических функциональных устройствах.