Оптична комуникационна лента, ултра тънък оптичен резонатор

Оптична комуникационна лента, ултра тънък оптичен резонатор
Оптичните резонатори могат да локализират специфични дължини на вълните на светлинни вълни в ограничено пространство и да имат важни приложения при взаимодействие на светлокомерно движение,оптична комуникация, оптично сензор и оптична интеграция. Размерът на резонатора зависи главно от характеристиките на материала и работната дължина на вълната, например силиконовите резонатори, работещи в близката инфрачервена лента, обикновено изискват оптични структури от стотици нанометри и по -високи. През последните години ултра тъканите равнинни оптични резонатори привличат много внимание поради потенциалните си приложения в структурен цвят, холографски изображения, регулиране на светлината и оптоелектронните устройства. Как да намалим дебелината на равнинните резонатори е един от трудните проблеми, с които се сблъскват изследователите.
Различни от традиционните полупроводникови материали, 3D топологични изолатори (като бисмут телурид, антимон телурид, бисмут селен и др.) Са нови информационни материали с топологично защитени метални състояния и състояния на изолатора. Повърхностното състояние е защитено от симетрията на инверсията на времето и неговите електрони не са разпръснати от немагнитни примеси, което има важни перспективи за приложение в квантовите изчислителни и спиртни устройства с ниска мощност. В същото време топологичните изолационни материали също показват отлични оптични свойства, като висок коефициент на пречупване, големи нелинейниоптичнакоефициент, широк обхват на работния спектър, настройка, лесна интеграция и т.н., което осигурява нова платформа за реализиране на регулирането на светлината иоптоелектронни устройства.
Изследователски екип в Китай предложи метод за производство на ултра тънки оптични резонатори, като използва нанофилмите на топологичен изолатор на бисмула на голяма площ. Оптичната кухина показва очевидни характеристики на абсорбция на резонанс в почти инфрачервена лента. Bismuth Telluride има много висок показател на пречупване повече от 6 в лентата за оптична комуникация (по-висок от показателя на пречупване на традиционните материали с висок коефициент на пречупване като силиций и германий), така че дебелината на оптичната кухина да достигне една двадесета от резонансната дължина на вълната. В същото време оптичният резонатор се отлага върху едномерно фотонен кристал и в оптичната комуникационна лента се наблюдава нов електромагнитно индуциран прозрачен ефект, който се дължи на свързването на резонатора с плазмона на TAMM и неговата разрушителна намеса. Спектралният отговор на този ефект зависи от дебелината на оптичния резонатор и е стабилен към промяната на атмосферния показател на пречупването. Тази работа отваря нов начин за реализиране на ултратинова оптична кухина, регулиране на спектъра на топологичния изолатор и оптоелектронните устройства.
Както е показано на фиг. 1а и 1b, оптичният резонатор се състои главно от бисмут топологичен изолатор и сребърни нанофилми. Нанофилмите на бисмут телурид, приготвени от разпръскване на магнетрон, имат голяма площ и добра плоскост. Когато дебелината на бисмут телурид и сребърни филми е съответно 42 nm и 30 nm, оптичната кухина проявява силна резонансна абсорбция в лентата от 1100 ~ 1800 nm (фигура 1в). Когато изследователите интегрираха тази оптична кухина върху фотонен кристал, изработен от променливи стекове от Ta2O5 (182 nm) и SiO2 (260 nm) слоеве (Фигура 1Е), отчетлива долина на абсорбция (Фигура 1F) се появи в близост до оригиналния резонансен пик на абсорбция (~ 1550 nm), който е подобен на електромагнитния ефект на индуцирания транспортен ефект, който е подобен на електромагнитния ефект, предизвикан от електромагичен, който е подобен на електромагнитния ефект, предизвикан от електроматологичен ефект, който е подобен на електромагнитния ефект, предизвикан от ефекта, който е подобен на електромагнитния ефект, който е подобен на електромагнитния ефект на предизвикан от електромагнита.

Материалът на бисмут телурид се характеризира с електронна микроскопия и елипсометрия. Фиг. 2A-2C показва електронни микрографии на предаване (изображения с висока разделителна способност) и избрани модели на дифракция на електрон на нанофилмите на бисмутид. От фигурата може да се види, че приготвените нанофилми на бисмут телурид са поликристални материали, а основната ориентация на растежа е (015) кристална равнина. Фигура 2D-2F показва сложния показател на пречупване на бисмут телурид, измерен с елипсометър и монтирания показател на повърхностното състояние и състоянието на рефракцията. Резултатите показват, че коефициентът на изчезване на повърхностното състояние е по-голям от коефициента на пречупване в диапазона от 230 ~ 1930 nm, показващи метални характеристики. Индексът на пречупване на тялото е повече от 6, когато дължината на вълната е по-голяма от 1385 nm, което е много по-високо от тази на силиций, германий и други традиционни високорефални индексни материали в тази лента, която поставя основа за приготвяне на ултра-тънки оптични резонатори. Изследователите изтъкват, че това е първата докладвана реализация на топологична изолационна равнинна оптична кухина с дебелина само десетки нанометри в оптичната комуникационна лента. Впоследствие, абсорбционният спектър и резонансната дължина на вълната на ултра-тъпата оптична кухина се измерват с дебелината на бисмут телурида. И накрая, ефектът от дебелината на сребърния филм върху електромагнитно индуцираните спектри на прозрачност в нанокавитата на бисмурид/фотонните кристали се изследва

Чрез приготвяне на големи плоски тънки филми на топологични изолатори на бисмут телурид и възползвайки се от ултра-високия показател на пречупването на материали на бисмут телурид в близка инфрачервена лента, се получава равнинна оптична кухина с дебелина само десетки нанометри. Ултра-тънката оптична кухина може да реализира ефективна резонансна светлина на светлината в близката инфрачервена лента и има важна стойност на приложението при разработването на оптоелектронни устройства в оптичната комуникационна лента. Дебелината на оптичната кухина на бисмут телурид е линейна спрямо резонансната дължина на вълната и е по -малка от тази на подобна оптична кухина на силиций и германий. В същото време оптичната кухина на бисмут телурид е интегрирана с фотонен кристал за постигане на аномалния оптичен ефект, подобен на електромагнитно индуцирания прозрачност на атомната система, който осигурява нов метод за регулиране на спектъра на микроструктурата. Това проучване играе определена роля за насърчаване на изследването на топологичните изолационни материали в регулирането на светлината и оптичните функционални устройства.