Pita komunikasi optik, resonator optik ultra-tipis

Pita komunikasi optik, resonator optik ultra-tipis
Resonator optik bisa lokalake dawa gelombang tartamtu saka gelombang cahya ing papan sing winates, lan nduweni aplikasi penting ing interaksi materi cahya,komunikasi optik, sensing optik, lan integrasi optik. Ukuran resonator utamane gumantung marang karakteristik materi lan dawa gelombang operasi, contone, resonator silikon sing beroperasi ing pita inframerah cedhak biasane mbutuhake struktur optik atusan nanometer lan ndhuwur. Ing taun-taun pungkasan, resonator optik planar ultra-tipis wis narik kawigaten amarga aplikasi potensial ing warna struktural, pencitraan holografik, regulasi lapangan cahya lan piranti optoelektronik. Cara nyuda kekandelan resonator planar minangka salah sawijining masalah angel sing diadhepi para peneliti.
Beda karo bahan semikonduktor tradisional, insulator topologi 3D (kayata bismuth telluride, antimony telluride, bismuth selenide, lan liya-liyane) minangka bahan informasi anyar kanthi negara permukaan logam sing dilindhungi topologi lan negara insulator. Negara permukaan dilindhungi dening simetri inversi wektu, lan elektron kasebut ora kasebar dening impurities non-magnetik, sing nduweni prospek aplikasi penting ing komputasi kuantum lan piranti spintronic sing kurang daya. Ing wektu sing padha, bahan insulator topologi uga nuduhake sifat optik banget, kayata indeks bias dhuwur, nonlinear gedhe.optikkoefisien, sawetara spektrum kerja sing amba, tunability, integrasi gampang, lan sapiturute, sing nyedhiyakake platform anyar kanggo realisasi regulasi cahya lanpiranti optoelektronik.
Tim riset ing China wis ngusulake cara kanggo nggawe resonator optik ultra-tipis kanthi nggunakake nanofilm insulator topologi bismut telluride sing akeh. Rongga optik nuduhake karakteristik panyerepan resonansi sing jelas ing pita inframerah cedhak. Bismuth telluride nduweni indeks bias sing dhuwur banget luwih saka 6 ing pita komunikasi optik (luwih dhuwur tinimbang indeks bias bahan indeks bias dhuwur tradisional kayata silikon lan germanium), saengga kekandelan rongga optik bisa tekan sepersepuluh saka resonansi. dawane gelombang. Ing wektu sing padha, resonator optik disimpen ing kristal fotonik siji-dimensi, lan efek transparan sing diakibatake elektromagnetik novel diamati ing pita komunikasi optik, sing amarga kopling resonator karo plasmon Tamm lan gangguan sing ngrusak. . Tanggepan spektral saka efek iki gumantung ing kekandelan saka resonator optik lan kuat kanggo owah-owahan saka indeks bias lingkungan. Karya iki mbukak cara anyar kanggo mujudake rongga optik ultrathin, regulasi spektrum material insulator topologi lan piranti optoelektronik.
Kaya sing dituduhake ing FIG. 1a lan 1b, resonator optik utamané dumadi saka insulator topologi bismut telluride lan nanofilm perak. The bismuth telluride nanofilms disiapake dening magnetron sputtering duwe area gedhe lan flatness apik. Nalika kekandelan saka telluride bismut lan film salaka mungguh 42 nm lan 30 nm, rongga optik nuduhake panyerepan resonansi kuwat ing pita 1100 ~ 1800 nm (Figure 1c). Nalika peneliti nggabungake rongga optik iki menyang kristal fotonik sing digawe saka tumpukan bolak-balik saka lapisan Ta2O5 (182 nm) lan SiO2 (260 nm) (Gambar 1e), lembah panyerepan sing béda (Gambar 1f) katon ing cedhak puncak panyerepan resonansi asli (~ 1550 nm), sing padha karo efek transparan sing disebabake dening elektromagnetik sing diprodhuksi dening sistem atom.

Materi bismuth telluride ditondoi kanthi mikroskop elektron transmisi lan ellipsometry. Gbr. 2a-2c nuduhake mikrograf elektron transmisi (gambar resolusi dhuwur) lan pola difraksi elektron sing dipilih saka nanofilm bismut telluride. Bisa dideleng saka gambar yen nanofilm bismut telluride sing disiapake minangka bahan polikristalin, lan orientasi pertumbuhan utama yaiku (015) bidang kristal. Gambar 2d-2f nuduhake indeks bias kompleks telluride bismut sing diukur nganggo ellipsometer lan kondisi permukaan sing dipasang lan indeks bias kompleks negara. Asil nuduhake yen koefisien punah saka negara lumahing luwih saka indeks bias ing sawetara 230 ~ 1930 nm, nuduhake ciri logam-kaya. Indeks bias awak luwih saka 6 nalika dawa gelombang luwih saka 1385 nm, sing luwih dhuwur tinimbang silikon, germanium lan bahan indeks bias dhuwur tradisional liyane ing pita iki, sing nggawe dhasar kanggo nyiapake ultrasonik. -resonator optik tipis. Peneliti nedahake yen iki minangka realisasi pisanan sing dilaporake babagan rongga optik planar insulator topologi kanthi kekandelan mung puluhan nanometer ing pita komunikasi optik. Sabanjure, spektrum panyerepan lan dawa gelombang resonansi saka rongga optik ultra-tipis diukur kanthi kekandelan bismuth telluride. Pungkasan, efek saka kekandelan film perak ing spektrum transparansi sing diakibatake sacara elektromagnetik ing struktur kristal nanocavity telluride bismut / fotonik diselidiki.

Kanthi nyiapake film tipis sing rata saka bismuth telluride insulator topologi, lan njupuk kauntungan saka indeks bias ultra-dhuwur saka bahan Bismuth telluride ing pita inframerah cedhak, rongga optik planar kanthi kekandelan mung puluhan nanometer dipikolehi. Rongga optik ultra-tipis bisa nyadari panyerepan cahya resonan sing efisien ing pita inframerah cedhak, lan nduweni nilai aplikasi penting ing pangembangan piranti optoelektronik ing pita komunikasi optik. Kekandelan rongga optik bismuth telluride linear karo dawa gelombang resonansi, lan luwih cilik tinimbang rongga optik silikon lan germanium sing padha. Ing wektu sing padha, rongga optik bismuth telluride digabungake karo kristal fotonik kanggo entuk efek optik anomali sing padha karo transparansi elektromagnetik saka sistem atom, sing nyedhiyakake cara anyar kanggo pangaturan spektrum mikrostruktur. Panaliten iki nduweni peran tartamtu kanggo promosi riset bahan insulator topologi ing regulasi cahya lan piranti fungsional optik.