Оптикалык байланыш тилкеси, ультра жука оптикалык резонатор

Оптикалык байланыш тилкеси, ультра жука оптикалык резонатор
Оптикалык резонаторлор чектелген мейкиндикте жарык толкундарынын белгилүү толкун узундуктарын локализациялай алат жана жарык-материалдык өз ара аракеттенүүдө маанилүү колдонмолорго ээ,оптикалык байланыш, оптикалык сезүү жана оптикалык интеграция. Резонатордун өлчөмү негизинен материалдык мүнөздөмөлөргө жана толкун узундугуна жараша болот, мисалы, жакын инфракызыл тилкеде иштеген кремний резонаторлору, адатта, жүздөгөн нанометр жана андан жогору оптикалык түзүлүштөрдү талап кылат. Акыркы жылдары ультра жука планардык оптикалык резонаторлор структуралык түстө, голографиялык сүрөттөөдө, жарык талаасын жөнгө салууда жана оптоэлектрондук приборлордо потенциалдуу колдонулушу менен көп көңүл бурду. Тегиздик резонаторлордун калыңдыгын кантип азайтуу - изилдөөчүлөрдүн алдында турган татаал көйгөйлөрдүн бири.
Салттуу жарым өткөргүч материалдардан айырмаланып, 3D топологиялык изоляторлор (мисалы, висмут теллуриди, сурьма теллуриди, висмут селениди ж.б.) топологиялык жактан корголгон металл бетинин абалы жана изолятордук абалдары менен жаңы маалымат материалдары болуп саналат. Беттик абал убакыттын инверсиясынын симметриясы менен корголот жана анын электрондору магниттик эмес аралашмалар менен чачыранды эмес, бул аз кубаттуулуктагы кванттык эсептөө жана спинтрондук түзүлүштөрдө колдонуунун маанилүү перспективаларына ээ. Ошол эле учурда, топологиялык изолятор материалдар, ошондой эле, мисалы, жогорку сынуу индекси, чоң сызыктуу эмес оптикалык касиеттерин көрсөтөт.оптикалыкжарык жөнгө салуу жана ишке ашыруу үчүн жаңы аянтчаны камсыз коэффициенти, кең спектрин диапазону, тууралоо, жеңил интеграциялоо ж.б.оптоэлектрондук приборлор.
Кытайдагы изилдөө тобу чоң аянтты өстүрүүчү висмут теллурид топологиялык изолятор нанофильмдерин колдонуу менен өтө жука оптикалык резонаторлорду жасоо ыкмасын сунуштады. Оптикалык көңдөй жакын инфракызыл тилкеде ачык-айкын резонанстык жутуу өзгөчөлүктөрүн көрсөтөт. Висмут теллуридинин оптикалык байланыш тилкесинде өтө жогорку сынуу көрсөткүчү 6дан ашат (кремний жана германий сыяктуу салттуу жогорку сынуу көрсөткүчү бар материалдардын сынуу көрсөткүчүнөн жогору), ошондуктан оптикалык көңдөйдүн калыңдыгы резонанстын жыйырмадан бирине жетиши мүмкүн. толкун узундугу. Мында оптикалык резонатор бир өлчөмдүү фотоникалык кристаллга жайгаштырылат жана оптикалык байланыш тилкесинде жаңы электромагниттик индукцияланган тунуктук эффект байкалат, бул резонатордун Тамм плазмону менен кошулушу жана анын кыйратуучу интерференциясы менен шартталган. . Бул эффекттин спектрдик реакциясы оптикалык резонатордун калыңдыгына жараша болот жана чөйрөнүн сынуу көрсөткүчүнүн өзгөрүүсүнө туруктуу. Бул иш ультра ичке оптикалык көңдөйдү, топологиялык изолятордук материал спектрин жөнгө салуу жана оптоэлектрондук приборлорду ишке ашыруу үчүн жаңы жолду ачат.
СУРЕТТЕ керсетулгендей. 1а жана 1б, оптикалык резонатор негизинен висмут теллуриддин топологиялык изоляторунан жана күмүш нанофильмдерден турат. Магнетронду чачыратуу жолу менен даярдалган висмут теллурид нанофильмдери чоң аянтка жана жакшы тегиздикке ээ. Висмут теллуридинин жана күмүш пленкаларынын калыңдыгы тиешелүүлүгүнө жараша 42 нм жана 30 нм болгондо, оптикалык көңдөй 1100 ~ 1800 нм тилкесинде күчтүү резонанстык жутулууну көрсөтөт (1c-сүрөт). Окумуштуулар бул оптикалык көңдөйдү алмашып турган Ta2O5 (182 нм) жана SiO2 (260 нм) катмарларынан турган фотоникалык кристаллга кошкондо (1e-сүрөт), оригиналдуу резонанстык абсорбция чокусунун жанында өзүнчө жутуу өрөөнү (1f-сүрөт) пайда болду. 1550 нм), бул атомдук системалар чыгарган электромагниттик индукцияланган тунуктук эффектке окшош.

Висмут теллурид материалы өткөргүч электрондук микроскопия жана эллипсометрия менен мүнөздөлгөн. FIG. 2a-2c висмут теллурид нанофильмдеринин өткөрүү электрондук микросүрөттөрүн (жогорку чечилиштеги сүрөттөрдү) жана тандалган электрондук дифракция үлгүлөрүн көрсөтөт. Сүрөттөн көрүнүп тургандай, даярдалган висмут теллурид нанофильмдери поликристаллдык материалдар, ал эми негизги өсүү багыты (015) кристаллдык тегиздик. 2d-2f-сүрөттө эллипсометр менен өлчөнгөн висмут теллуридинин комплекстүү сынуу көрсөткүчү жана орнотулган беттик абалы жана комплекстүү сынуу көрсөткүчү көрсөтүлгөн. Натыйжалар беттик абалдын өчүү коэффициенти 230~1930 нм диапазонундагы сынуу көрсөткүчүнөн чоң экенин көрсөтүп, металлга окшош мүнөздөмөлөрдү көрсөтөт. Толкун узундугу 1385 нмден жогору болгондо дененин сынуу көрсөткүчү 6дан ашат, бул кремний, германий жана ушул тилкедеги башка салттуу жогорку сынуу көрсөткүчтүү материалдарга караганда бир топ жогору, бул ультра нурларды даярдоо үчүн негиз түзөт. - ичке оптикалык резонаторлор. Окумуштуулар бул оптикалык байланыш тилкесинде калыңдыгы ондогон нанометрдик топологиялык изолятордун пландык оптикалык көңдөйүнүн биринчи жолу ишке ашырылышы экенин белгилешет. Андан кийин висмут теллуридинин калыңдыгы менен өтө жука оптикалык көңдөйдүн абсорбциялык спектри жана резонанстык толкун узундугу өлчөнгөн. Акырында, күмүш пленкасынын калыңдыгынын висмут теллуридинин нанокеңдигинде/фотоникалык кристалл структураларында электромагниттик индукцияланган тунуктук спектрлерине тийгизген таасири изилденген.

Висмут теллуриддик топологиялык изоляторлордун чоң аянттуу жалпак жука пленкаларын даярдоо жана жакын инфракызыл тилкеде висмут теллуридинин материалдарынын ультра жогорку сынуу көрсөткүчүнөн пайдаланып, калыңдыгы бар болгону ондогон нанометрдик тегиздик оптикалык көңдөй алынат. Ультра жука оптикалык көңдөй жакын инфракызыл тилкеде эффективдүү резонанстык жарык сиңирүүнү ишке ашыра алат жана оптикалык байланыш тилкесинде оптоэлектрондук түзүлүштөрдү өнүктүрүүдө маанилүү колдонуу маанисине ээ. Висмут теллуридинин оптикалык көңдөйүнүн калыңдыгы резонанстык толкун узундугуна сызыктуу жана окшош кремний жана германий оптикалык көңдөйүнө караганда кичине. Ошол эле учурда висмут теллуридинин оптикалык көңдөйү фотондук кристалл менен интеграцияланган атомдук системанын электромагниттик индукцияланган тунуктугуна окшош аномалдык оптикалык эффектке жетишүү үчүн микроструктураны спектрдик жөнгө салуунун жаңы ыкмасын камсыз кылат. Бул изилдөө жарык жөнгө салуу жана оптикалык функционалдык аппараттар топологиялык изолятор материалдарды изилдөө көмөк көрсөтүүдө белгилүү бир ролду ойнойт.