Optical communication band, ultra-thin optical resonator

Optical communication band, ultra-thin optical resonator
Ang mga optical resonator mahimong mag-localize sa piho nga mga wavelength sa mga light wave sa limitado nga wanang, ug adunay hinungdanon nga aplikasyon sa interaksyon sa light-matter,optical nga komunikasyon, optical sensing, ug optical integration. Ang gidak-on sa resonator nag-una nagdepende sa materyal nga mga kinaiya ug ang operating wavelength, pananglitan, ang mga silicon resonator nga naglihok sa duol nga infrared band kasagaran nagkinahanglan og optical nga mga istruktura sa gatusan ka nanometer ug pataas. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang mga ultra-manipis nga planar optical resonator nakadani sa daghang atensyon tungod sa ilang potensyal nga aplikasyon sa kolor sa istruktura, holographic imaging, regulasyon sa light field ug mga aparato nga optoelectronic. Sa unsa nga paagi sa pagpakunhod sa gibag-on sa planar resonator mao ang usa sa lisud nga mga problema nga giatubang sa mga tigdukiduki.
Lahi sa tradisyonal nga semiconductor nga mga materyales, 3D topological insulators (sama sa bismuth telluride, antimony telluride, bismuth selenide, ug uban pa) mga bag-ong impormasyon nga materyales nga adunay topologically protected metal surface states ug insulator states. Ang kahimtang sa nawong gipanalipdan sa simetrya sa pagbag-o sa oras, ug ang mga electron niini wala magkatibulaag sa mga dili magnet nga mga hugaw, nga adunay hinungdanon nga mga prospect sa aplikasyon sa ubos nga gahum nga quantum computing ug spintronic nga mga aparato. Sa parehas nga oras, ang mga materyales sa topological insulator nagpakita usab nga maayo kaayo nga optical nga mga kabtangan, sama sa taas nga refractive index, dako nga nonlinear.opticalcoefficient, lapad nga working spectrum range, tunability, sayon ​​nga pag-integrate, ug uban pa, nga naghatag og bag-ong plataporma alang sa katumanan sa light regulation ugoptoelectronic nga mga himan.
Usa ka research team sa China ang misugyot og pamaagi para sa paghimo sa ultra-thin optical resonators pinaagi sa paggamit sa dako nga lugar nga nagtubo nga bismuth telluride topological insulator nanofilms. Ang optical cavity nagpakita sa dayag nga resonance absorption nga mga kinaiya sa duol nga infrared band. Ang bismuth telluride adunay taas kaayo nga refractive index nga labaw pa sa 6 sa optical communication band (mas taas kay sa refractive index sa tradisyonal nga high refractive index nga mga materyales sama sa silicon ug germanium), aron ang optical cavity gibag-on makaabot sa usa ka ikakawhaan sa resonance. wavelength. Sa samang higayon, ang optical resonator gibutang sa usa ka one-dimensional photonic crystal, ug ang usa ka nobela nga electromagnetically induced transparency effect naobserbahan sa optical communication band, nga tungod sa pagdugtong sa resonator sa Tamm plasmon ug sa makadaut nga pagpanghilabot niini. . Ang spectral nga tubag niini nga epekto nagdepende sa gibag-on sa optical resonator ug lig-on sa pagbag-o sa ambient refractive index. Kini nga buhat nag-abli sa usa ka bag-ong paagi alang sa katumanan sa ultrathin optical lungag, topological insulator materyal spectrum regulasyon ug optoelectronic mga himan.
Ingon sa gipakita sa FIG. 1a ug 1b, ang optical resonator nag-una nga gilangkoban sa usa ka bismuth telluride topological insulator ug silver nanofilms. Ang bismuth telluride nanofilms nga giandam sa magnetron sputtering adunay dako nga lugar ug maayo nga patag. Kung ang gibag-on sa bismuth telluride ug pilak nga mga pelikula mao ang 42 nm ug 30 nm, matag usa, ang optical nga lungag nagpakita sa kusog nga pagsuyup sa resonance sa banda nga 1100 ~ 1800 nm (Figure 1c). Sa diha nga ang mga tigdukiduki nag-integrate niini nga optical nga lungag ngadto sa usa ka photonic nga kristal nga hinimo sa alternating stack sa Ta2O5 (182 nm) ug SiO2 (260 nm) nga mga layer (Figure 1e), usa ka lahi nga absorption valley (Figure 1f) nagpakita duol sa orihinal nga resonant absorption peak (~ 1550 nm), nga susama sa electromagnetically induced transparency effect nga gihimo sa atomic system.

Ang bismuth telluride nga materyal gihulagway pinaagi sa transmission electron microscopy ug ellipsometry. FIG. Ang 2a-2c nagpakita sa transmission electron micrographs (high-resolution images) ug pinili nga electron diffraction patterns sa bismuth telluride nanofilms. Makita gikan sa numero nga ang giandam nga bismuth telluride nanofilms mga polycrystalline nga mga materyales, ug ang nag-unang orientasyon sa pagtubo mao ang (015) nga kristal nga eroplano. Gipakita sa Figure 2d-2f ang komplikadong refractive index sa bismuth telluride nga gisukod sa ellipsometer ug ang gihaom nga surface state ug state complex refractive index. Ang mga resulta nagpakita nga ang pagkapuo coefficient sa nawong nga estado mao ang mas dako pa kay sa refractive index sa han-ay sa 230 ~ 1930 nm, nagpakita metal-sama sa mga kinaiya. Ang refractive index sa lawas labaw pa sa 6 kung ang wavelength mas dako pa sa 1385 nm, nga mas taas kaysa sa silicon, germanium ug uban pang tradisyonal nga high-refractive index nga mga materyales niini nga banda, nga nagbutang usa ka pundasyon alang sa pag-andam sa ultra -nipis nga optical resonator. Gipunting sa mga tigdukiduki nga kini ang una nga gitaho nga katumanan sa usa ka topological insulator planar optical nga lungag nga adunay gibag-on nga napulo ka nanometer sa optical communication band. Pagkahuman, ang pagsuyup nga spectrum ug resonance wavelength sa ultra-thin optical nga lungag gisukod sa gibag-on sa bismuth telluride. Sa katapusan, ang epekto sa gibag-on sa pilak nga pelikula sa electromagnetically induced transparency spectra sa bismuth telluride nanocavity / photonic crystal nga mga istruktura gisusi.

Pinaagi sa pag-andam sa dako nga lugar nga patag nga manipis nga mga pelikula sa bismuth telluride topological insulators, ug pagpahimulos sa ultra-high refractive index sa Bismuth telluride nga mga materyales sa duol sa infrared band, usa ka planar optical cavity nga adunay gibag-on nga napulo ka nanometer ang nakuha. Ang ultra-manipis nga optical nga lungag makaamgo sa episyente nga resonant nga pagsuyup sa kahayag sa duol nga infrared band, ug adunay importante nga aplikasyon nga bili sa pagpalambo sa optoelectronic nga mga himan sa optical communication band. Ang gibag-on sa bismuth telluride optical cavity kay linear sa resonant wavelength, ug mas gamay kay sa susama nga silicon ug germanium optical cavity. Sa samang higayon, ang bismuth telluride optical cavity gisagol sa photonic crystal aron makab-ot ang anomalous optical effect nga susama sa electromagnetically induced transparency sa atomic system, nga naghatag og bag-ong pamaagi alang sa spectrum regulation sa microstructure. Kini nga pagtuon adunay usa ka piho nga papel sa pagpasiugda sa panukiduki sa mga topological insulator nga materyales sa light regulation ug optical functional devices.