अप्टिकल संचार ब्यान्ड, अति पातलो अप्टिकल रेजोनेटर

अप्टिकल संचार ब्यान्ड, अति पातलो अप्टिकल रेजोनेटर
अप्टिकल रेजोनेटरहरूले सीमित ठाउँमा प्रकाश तरंगहरूको विशिष्ट तरंग लम्बाइ स्थानीयकरण गर्न सक्छन्, र प्रकाश-पदार्थ अन्तरक्रियामा महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोगहरू छन्,अप्टिकल संचार, अप्टिकल सेन्सिङ, र अप्टिकल एकीकरण। रेजोनेटरको आकार मुख्यतया भौतिक विशेषताहरू र सञ्चालन तरंगदैर्ध्यमा निर्भर गर्दछ, उदाहरणका लागि, नजिकैको इन्फ्रारेड ब्यान्डमा सञ्चालन गर्ने सिलिकन रेजोनेटरहरूलाई सामान्यतया सयौं न्यानोमिटर र माथिको अप्टिकल संरचना चाहिन्छ। हालका वर्षहरूमा, अल्ट्रा-थिन प्लानर अप्टिकल रेजोनेटरहरूले संरचनात्मक रंग, होलोग्राफिक इमेजिङ, प्रकाश क्षेत्र नियमन र अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा सम्भावित अनुप्रयोगहरूको कारण धेरै ध्यान आकर्षित गरेका छन्। प्लानर रेजोनेटरहरूको मोटाई कसरी घटाउने भन्ने अनुसन्धानकर्ताहरूले सामना गर्ने कठिन समस्याहरू मध्ये एक हो।
परम्परागत अर्धचालक सामग्रीहरू भन्दा फरक, थ्रीडी टोपोलोजिकल इन्सुलेटरहरू (जस्तै बिस्मथ टेलुराइड, एन्टिमोनी टेलुराइड, बिस्मथ सेलेनाइड, आदि) टोपोलोजिकल रूपमा सुरक्षित धातु सतह अवस्थाहरू र इन्सुलेटर राज्यहरू भएका नयाँ सूचना सामग्रीहरू हुन्। सतह अवस्था समय उल्टो सममिति द्वारा सुरक्षित छ, र यसको इलेक्ट्रोनहरू गैर-चुम्बकीय अशुद्धताहरू द्वारा छरिएका छैनन्, जसको कम-शक्ति क्वान्टम कम्प्युटि and र स्पिन्ट्रोनिक उपकरणहरूमा महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोग सम्भावनाहरू छन्। एकै समयमा, टोपोलोजिकल इन्सुलेटर सामग्रीले उत्कृष्ट अप्टिकल गुणहरू पनि देखाउँदछ, जस्तै उच्च अपवर्तक सूचकांक, ठूलो गैररेखीयअप्टिकलगुणांक, फराकिलो कार्य स्पेक्ट्रम दायरा, ट्युनेबिलिटी, सजिलो एकीकरण, इत्यादि, जसले प्रकाश नियमन को प्राप्तिको लागि नयाँ प्लेटफर्म प्रदान गर्दछ रओप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू.
चीनको एउटा अनुसन्धान टोलीले ठूलो क्षेत्रमा बढ्दो बिस्मुथ टेलुराइड टोपोलोजिकल इन्सुलेटर नानोफिल्महरू प्रयोग गरेर अल्ट्रा-थिन अप्टिकल रेजोनेटरहरूको निर्माणको लागि एक विधि प्रस्ताव गरेको छ। अप्टिकल गुहाले नजिकको इन्फ्रारेड ब्यान्डमा स्पष्ट अनुनाद अवशोषण विशेषताहरू देखाउँछ। अप्टिकल कम्युनिकेशन ब्यान्ड (सिलिकन र जर्मेनियम जस्ता परम्परागत उच्च अपवर्तक सूचकांक सामग्रीको अपवर्तक सूचकांक भन्दा उच्च) मा बिस्मथ टेलुराइडको धेरै उच्च अपवर्तक सूचकांक 6 भन्दा बढी हुन्छ, जसले गर्दा अप्टिकल गुहाको मोटाई अनुनादको बीसौं भागमा पुग्न सक्छ। तरंगदैर्ध्य। एकै समयमा, अप्टिकल रेजोनेटर एक-आयामी फोटोनिक क्रिस्टलमा जम्मा गरिन्छ, र एक उपन्यास विद्युत चुम्बकीय रूपमा प्रेरित पारदर्शिता प्रभाव अप्टिकल संचार ब्यान्डमा अवलोकन गरिन्छ, जुन Tamm प्लाज्मोन र यसको विनाशकारी हस्तक्षेपको साथ रेजोनेटरको युग्मनको कारण हो। । यस प्रभावको वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया अप्टिकल रेजोनेटरको मोटाईमा निर्भर गर्दछ र परिवेश अपवर्तक सूचकांकको परिवर्तनको लागि बलियो हुन्छ। यो कार्यले अल्ट्राथिन अप्टिकल गुहा, टोपोलोजिकल इन्सुलेटर सामग्री स्पेक्ट्रम नियमन र अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको प्राप्तिको लागि नयाँ मार्ग खोल्छ।
FIG मा देखाइएको छ। 1a र 1b, अप्टिकल रेजोनेटर मुख्यतया बिस्मुथ टेलुराइड टोपोलोजिकल इन्सुलेटर र चाँदीको नानोफिल्महरूबाट बनेको हुन्छ। म्याग्नेट्रोन स्पटरिङद्वारा तयार पारिएका बिस्मुथ टेलुराइड नानोफिल्महरू ठूलो क्षेत्र र राम्रो समतलता छन्। जब बिस्मुथ टेलुराइड र सिल्वर फिल्महरूको मोटाई क्रमशः 42 एनएम र 30 एनएम हुन्छ, अप्टिकल गुहाले 1100 ~ 1800 एनएम (चित्र 1c) को ब्यान्डमा बलियो अनुनाद अवशोषण प्रदर्शन गर्दछ। जब शोधकर्ताहरूले यस अप्टिकल गुहालाई Ta2O5 (182 nm) र SiO2 (260 nm) तहहरू (चित्र 1e) को एकान्तरण स्ट्याकहरूबाट बनेको फोटोनिक क्रिस्टलमा एकीकृत गरे, एक फरक अवशोषण उपत्यका (चित्र 1f) मूल अनुनाद अवशोषण (~) को नजिक देखा पर्‍यो। 1550 nm), जुन परमाणु प्रणाली द्वारा उत्पादित विद्युत चुम्बकीय रूपमा प्रेरित पारदर्शिता प्रभाव जस्तै छ।

बिस्मुथ टेलुराइड सामग्रीलाई ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी र इलिप्समेट्री द्वारा विशेषता गरिएको थियो। अंजीर। 2a-2c ले प्रसारण इलेक्ट्रोन माइक्रोग्राफहरू (उच्च-रिजोल्युसन छविहरू) र बिस्मुथ टेलुराइड नानोफिल्महरूको चयन गरिएको इलेक्ट्रोन विवर्तन ढाँचाहरू देखाउँदछ। यो चित्रबाट देख्न सकिन्छ कि तयार बिस्मुथ टेलुराइड नानोफिल्महरू पोलीक्रिस्टलाइन सामग्री हुन्, र मुख्य वृद्धि अभिमुखीकरण (015) क्रिस्टल प्लेन हो। चित्र 2d-2f ले ellipsometer द्वारा मापन गरिएको बिस्मथ टेलुराइडको जटिल अपवर्तक सूचकांक र फिट गरिएको सतह अवस्था र अवस्था जटिल अपवर्तक सूचकांक देखाउँछ। नतिजाहरूले देखाउँदछ कि सतह राज्यको विलुप्त गुणांक 230 ~ 1930 nm को दायरामा अपवर्तक सूचकांक भन्दा ठूलो छ, धातु जस्तै विशेषताहरू देखाउँदै। शरीरको अपवर्तक सूचकांक 6 भन्दा बढी हुन्छ जब तरंग लम्बाइ 1385 एनएम भन्दा बढी हुन्छ, जुन यस ब्यान्डमा रहेको सिलिकन, जर्मेनियम र अन्य परम्परागत उच्च अपवर्तक सूचकांक सामग्रीको तुलनामा धेरै उच्च हुन्छ, जसले अल्ट्राको तयारीको लागि जग राख्छ। - पातलो अप्टिकल रेजोनेटरहरू। अन्वेषकहरूले औंल्याए कि यो अप्टिकल कम्युनिकेशन ब्यान्डमा दशौं न्यानोमिटरको मोटाईको साथ टोपोलोजिकल इन्सुलेटर प्लानर अप्टिकल गुहाको पहिलो रिपोर्ट गरिएको प्राप्ति हो। पछि, अति पातलो अप्टिकल गुहाको अवशोषण स्पेक्ट्रम र अनुनाद तरंगदैर्ध्य बिस्मुथ टेलुराइडको मोटाईसँग मापन गरियो। अन्तमा, बिस्मुथ टेलुराइड नानोकाभिटी/फोटोनिक क्रिस्टल संरचनाहरूमा विद्युत चुम्बकीय रूपमा प्रेरित पारदर्शिता स्पेक्ट्रामा चाँदीको फिल्म मोटाईको प्रभाव अनुसन्धान गरिएको छ।

बिस्मुथ टेलुराइड टोपोलोजिकल इन्सुलेटरहरूको ठूलो क्षेत्रफलको सपाट पातलो फिल्महरू तयार गरेर, र नजिकको इन्फ्रारेड ब्यान्डमा बिस्मथ टेलुराइड सामग्रीको अल्ट्रा-उच्च अपवर्तक सूचकांकको फाइदा उठाउँदै, केवल दसौं न्यानोमिटरको मोटाई भएको प्लानर अप्टिकल गुहा प्राप्त गरिन्छ। अल्ट्रा-पातलो अप्टिकल गुहाले नजिकको इन्फ्रारेड ब्यान्डमा कुशल गुंजन प्रकाश अवशोषण महसुस गर्न सक्छ, र अप्टिकल संचार ब्यान्डमा अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको विकासमा महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोग मूल्य छ। बिस्मुथ टेलुराइड अप्टिकल गुहाको मोटाई अनुनाद तरंगदैर्ध्यमा रैखिक छ, र समान सिलिकन र जर्मेनियम अप्टिकल गुहा भन्दा सानो छ। एकै समयमा, बिस्मुथ टेलुराइड अप्टिकल गुहालाई परमाणु प्रणालीको विद्युत चुम्बकीय रूपमा प्रेरित पारदर्शिता जस्तै असामान्य अप्टिकल प्रभाव प्राप्त गर्न फोटोनिक क्रिस्टलसँग एकीकृत गरिएको छ, जसले माइक्रोस्ट्रक्चरको स्पेक्ट्रम नियमनको लागि नयाँ विधि प्रदान गर्दछ। यस अध्ययनले प्रकाश नियमन र अप्टिकल कार्यात्मक उपकरणहरूमा टोपोलोजिकल इन्सुलेटर सामग्रीहरूको अनुसन्धानलाई बढावा दिन निश्चित भूमिका खेल्छ।