Banda di cumunicazione ottica, risonatore otticu ultra-sottile

Banda di cumunicazione ottica, risonatore otticu ultra-sottile
I risonatori ottici ponu localizà lunghezze d'onda specifiche di l'onda luminosa in un spaziu limitatu, è anu applicazioni impurtanti in l'interazione luce-materia,cumunicazione ottica, sensazione ottica, è integrazione ottica. A dimensione di u risonatore dipende principarmenti da e caratteristiche di u materiale è a lunghezza d'onda operativa, per esempiu, i resonatori di siliciu chì operanu in a banda infrared vicinu di solitu necessitanu strutture ottiche di centinaia di nanometri è sopra. Nta l'ultimi anni, i resonatori ottichi ultra-sottili anu attiratu assai attenzione per via di e so applicazioni potenziali in u culore strutturale, l'imaghjini olografiche, a regulazione di u campu di luce è i dispositi optoelettronici. Cumu riduce u grossu di i resonatori planari hè unu di i prublemi difficiuli di i ricercatori.
Differenti da i materiali semiconductor tradiziunali, insulators topological 3D (cum'è telluride di bismutu, telluride di antimoniu, selenidu di bismutu, etc.) sò novi materiali infurmazione cù stati di superficia di metallu topologically prutetti è stati insulator. U statu di a superficia hè prutetta da a simmetria di l'inversione di u tempu, è i so elettroni ùn sò micca spargugliati da impurità non magnetichi, chì anu prospettive d'applicazione impurtanti in l'informatica quantistica di bassa putenza è i dispositi spintronici. À u listessu tempu, i materiali insulatori topologichi mostranu ancu eccellenti proprietà ottiche, cum'è un altu indice di rifrazione, grande non lineare.otticucoefficient, larga gamma di spettru di travagliu, tunability, integrazione faciule, etc., chì furnisce una nova piattaforma per a realizazione di regulazione di luce èdispusitivi optoelettronica.
Un squadra di ricerca in Cina hà prupostu un metudu per a fabricazione di risonatori ottici ultra-sottili utilizendu nanofilmi isolanti topologici di telluride di bismutu in crescita di grande area. A cavità ottica mostra caratteristiche evidenti di assorbimentu di risonanza in a banda infrared vicinu. Bismuth telluride hà un indice di rifrazione assai altu di più di 6 in a banda di cumunicazione ottica (più altu ch'è l'indice di rifrazione di i materiali tradiziunali d'indice di rifrazione elevatu, cum'è u siliciu è u germaniu), cusì chì u spessore di a cavità ottica pò ghjunghje à un vintisimu di a risonanza. lunghezza d'onda. À u listessu tempu, u risonatore otticu hè dipositu nantu à un cristallu fotonicu unidimensionale, è un novu effettu di trasparenza induttu elettromagneticu hè osservatu in a banda di cumunicazione ottica, chì hè dovutu à l'accoppiamentu di u risonatore cù u plasmone Tamm è a so interferenza distruttiva. . A risposta spettrale di questu effettu dipende da u grossu di u resonatore otticu è hè robusta à u cambiamentu di l'indice di refractive ambientale. Stu travagliu apre un novu modu per a realizazione di cavità ottica ultrathin, regulazione di spettru di materiale insulatore topologicu è dispusitivi optoelettronici.
Comu mostra in FIG. 1a è 1b, u risonatore otticu hè principalmente cumpostu da un insulator topologicu di telluride di bismutu è nanofilms d'argentu. I nanofilms di telluride di bismutu preparati da magnetron sputtering anu una grande area è una bona flatness. Quandu u spessore di i filmi di telluride di bismutu è d'argentu hè 42 nm è 30 nm, rispettivamente, a cavità ottica mostra una forte assorbimentu di risonanza in a banda di 1100 ~ 1800 nm (Figura 1c). Quandu i circadori anu integratu sta cavità ottica nantu à un cristallu fotonicu fattu di pile alternate di strati Ta2O5 (182 nm) è SiO2 (260 nm) (Figura 1e), una valle di assorbimentu distinta (Figura 1f) apparsu vicinu à u piccu di assorbimentu risonante originale (~). 1550 nm), chì hè simile à l'effettu di trasparenza induttu elettromagneticamente pruduttu da i sistemi atomichi.

U materiale di telluride di bismutu era carattarizatu da a microscopia elettronica di trasmissione è ellisometria. FIG. 2a-2c mostra micrografie elettroniche di trasmissione (imaghjini in alta risoluzione) è mudelli di diffrazione di l'elettroni selezziunati di nanofilmi di telluride di bismutu. Pò esse vistu da a figura chì i nanofilmi di telluride bismutu preparatu sò materiali policristallini, è l'orientazione di crescita principale hè (015) pianu di cristallo. A Figura 2d-2f mostra l'indice di rifrazione cumplessu di tellurur di bismutu misuratu da ellipsometru è l'indici di rifrazione cumplessu di u statu di a superficia adattata è di u statu. I risultati mostranu chì u coefficient d'estinzione di u statu di a superficia hè più grande di l'indice di rifrazione in a gamma di 230 ~ 1930 nm, chì mostra caratteristiche simili à metalli. L'indice di rifrazione di u corpu hè più di 6 quandu a lunghezza d'onda hè più grande di 1385 nm, chì hè assai più altu ch'è quellu di silicium, germanium è altri materiali tradiziunali d'indice di rifrazione elevata in questa banda, chì pone una basa per a preparazione di ultra. -resonatori ottici sottili. I circadori rimarcanu chì questu hè a prima realizazione rappurtata di una cavità ottica planar insulator topologicu cù un spessore di solu decine di nanometri in a banda di cumunicazione otticu. In seguitu, u spettru di assorbimentu è a lunghezza d'onda di risonanza di a cavità ottica ultra-sottile sò stati misurati cù u spessore di tellurur di bismuth. Infine, l'effettu di u spessore di film d'argentu nantu à spettri di trasparenza indutti elettromagneticamente in strutture di nanocavità / cristalli fotonici di tellurur di bismutu hè investigatu.

Preparando filmi sottili piani di grande superficie di isolanti topologici di telluride di bismutu, è apprufittannu di l'indice di rifrazione ultra-altu di materiali telluridi di bismutu in una banda infrarossa vicinu, hè ottenuta una cavità ottica plana cù un spessore di solu decine di nanometri. A cavità ottica ultra-sottile pò realizà un assorbimentu di luce risonante efficiente in a banda infrared vicinu, è hà un valore d'applicazione impurtante in u sviluppu di i dispositi optoelettronici in a banda di cumunicazione ottica. L'épaisseur de la cavité optique du tellurure de bismuth est linéaire à la longueur d'onde résonnante, et est plus petite que celle d'une cavité optique de silicium et de germanium similaire. À u listessu tempu, a cavità ottica di telluride di bismutu hè integrata cù u cristallu fotonicu per ottene l'effettu otticu anomalu simile à a trasparenza elettromagnetica indotta di u sistema atomicu, chì furnisce un novu metudu per a regulazione di u spettru di a microstruttura. Stu studiu ghjoca un certu rolu in a prumuzione di a ricerca di materiali insulatori topologichi in regulazione di luce è dispusitivi funziunali ottici.