Оптик холбооны зурвас, хэт нимгэн оптик резонатор

Оптик холбооны зурвас, хэт нимгэн оптик резонатор
Оптик резонаторууд нь хязгаарлагдмал орон зайд гэрлийн долгионы тодорхой долгионы уртыг нутагшуулж чаддаг бөгөөд гэрлийн бодисын харилцан үйлчлэлд чухал ач холбогдолтой.оптик харилцаа холбоо, оптик мэдрэгч, оптик интеграцчилал. Резонаторын хэмжээ нь материалын шинж чанар, үйл ажиллагааны долгионы уртаас ихээхэн хамаардаг, жишээлбэл, ойрын хэт улаан туяаны зурваст ажилладаг цахиурын резонаторууд нь ихэвчлэн хэдэн зуун нанометр ба түүнээс дээш хэмжээтэй оптик бүтцийг шаарддаг. Сүүлийн жилүүдэд хэт нимгэн хавтгай оптик резонаторууд нь бүтцийн өнгө, голограф дүрслэл, гэрлийн талбайн зохицуулалт, оптоэлектроник төхөөрөмж зэрэгт ашиглах боломжтой байдгаараа олны анхаарлыг татаж байна. Хавтгай резонаторын зузааныг хэрхэн бууруулах вэ гэдэг нь судлаачдын өмнө тулгардаг хэцүү асуудлын нэг юм.
Уламжлалт хагас дамжуулагч материалаас ялгаатай нь 3D топологийн тусгаарлагч (висмут теллурид, сурьма теллурид, висмут селенид гэх мэт) нь топологийн хамгаалалттай металлын гадаргуугийн төлөв, тусгаарлагчийн төлөвтэй шинэ мэдээллийн материал юм. Гадаргуугийн төлөв байдал нь цаг хугацааны урвуу тэгш хэмээр хамгаалагдсан бөгөөд электронууд нь соронзон бус хольцоор тархдаггүй бөгөөд энэ нь бага чадлын квант тооцоолол болон спинтроник төхөөрөмжүүдэд чухал хэрэглээний хэтийн төлөвтэй байдаг. Үүний зэрэгцээ топологийн тусгаарлагч материалууд нь өндөр хугарлын илтгэгч, том шугаман бус зэрэг маш сайн оптик шинж чанарыг харуулдаг.оптиккоэффициент, ажлын өргөн хүрээ, тохируулга хийх чадвар, хялбар интеграци гэх мэт нь гэрлийн зохицуулалтыг хэрэгжүүлэх шинэ платформыг бүрдүүлдэг.оптоэлектроник төхөөрөмж.
Хятад дахь судалгааны баг том талбайд ургадаг висмут теллуридын топологийн тусгаарлагч нано хальсыг ашиглан хэт нимгэн оптик резонатор үйлдвэрлэх аргыг санал болгов. Оптик хөндий нь хэт улаан туяаны зурваст тодорхой резонансын шингээлтийн шинж чанарыг харуулдаг. Висмут теллурид нь оптик холболтын зурваст 6-аас дээш хугарлын илтгэгчтэй (цахиур, германий зэрэг уламжлалт хугарлын өндөр илтгэгч материалын хугарлын илтгэгчээс өндөр), ингэснээр оптик хөндийн зузаан нь резонансын хорин нэгтэй тэнцэх боломжтой. долгионы урт. Үүний зэрэгцээ оптик резонаторыг нэг хэмжээст фотоник талст дээр байрлуулж, оптик холбооны зурваст шинэ цахилгаан соронзон ил тод байдлын эффект ажиглагдаж байгаа бөгөөд энэ нь резонаторыг Тамм плазмонтой холбож, түүний эвдэх хөндлөнгийн оролцоотой холбоотой юм. . Энэ эффектийн спектрийн хариу үйлдэл нь оптик резонаторын зузаанаас хамаардаг бөгөөд орчны хугарлын илтгэгчийн өөрчлөлтөд тэсвэртэй байдаг. Энэхүү ажил нь хэт нимгэн оптик хөндий, топологийн тусгаарлагч материалын спектрийн зохицуулалт, оптоэлектроник төхөөрөмжийг хэрэгжүүлэх шинэ арга замыг нээж өгч байна.
Зурагт үзүүлсэн шиг. 1a ба 1b-д оптик резонатор нь голчлон висмут теллуридын топологийн тусгаарлагч ба мөнгөн нано хальснаас бүрдэнэ. Магнетрон цацах аргаар бэлтгэсэн висмут теллуридын нано хальс нь том талбайтай, тэгш байдал сайтай байдаг. Висмут теллурид ба мөнгөн хальсны зузаан нь 42 нм ба 30 нм байх үед оптик хөндий нь 1100-1800 нм зурваст хүчтэй резонансын шингээлтийг харуулдаг (Зураг 1c). Судлаачид энэхүү оптик хөндийг Ta2O5 (182 нм) ба SiO2 (260 нм) давхаргын ээлжлэн хийсэн фотоник талст дээр нэгтгэх үед (Зураг 1e) анхны резонансын шингээлтийн оргилын ойролцоо тод шингээлтийн хөндий (Зураг 1f) гарч ирэв. 1550 нм), энэ нь атомын системээс үүссэн цахилгаан соронзон ил тод байдлын эффекттэй төстэй юм.

Висмут теллуридын материал нь дамжуулагч электрон микроскоп ба эллипсометрээр тодорхойлогддог. ЗУРАГ. 2a-2c нь дамжуулалтын электрон микрографик (өндөр нарийвчлалтай зураг) болон висмут теллуридын нано хальсны сонгосон электрон дифракцийн хэв маягийг харуулж байна. Бэлтгэсэн висмут теллуридын нано хальс нь поликристал материал бөгөөд өсөлтийн гол чиглэл нь (015) болор хавтгай болохыг зурагнаас харж болно. Зураг 2d-2f-д эллипсометрээр хэмжсэн висмут теллуридын нийлмэл хугарлын илтгэгч, суурилуулсан гадаргуугийн төлөв ба төлөвийн цогц хугарлын илтгэгчийг харуулав. Үр дүнгээс харахад гадаргуугийн төлөв байдлын уналтын коэффициент нь 230~1930 нм-ийн мужид хугарлын илтгэгчээс их байгаа нь металлын шинж чанарыг харуулж байна. Долгионы урт нь 1385 нм-ээс их байвал биеийн хугарлын илтгэгч 6-аас их байдаг нь цахиур, германий болон бусад уламжлалт өндөр хугарлын илтгэгч материалаас хамаагүй өндөр байдаг нь хэт ягаан туяа бэлтгэх үндэс суурийг тавьдаг. - нимгэн оптик резонаторууд. Энэ нь оптик холбооны зурваст ердөө хэдэн арван нанометр зузаантай хавтгай оптик хөндийн топологийн тусгаарлагчийг анх удаа олж мэдсэн гэж судлаачид онцолж байна. Дараа нь хэт нимгэн оптик хөндийн шингээлтийн спектр ба резонансын долгионы уртыг висмут теллуридын зузаанаар хэмжсэн. Эцэст нь, висмутын теллуридын нано хөндий/фотоник болор бүтэц дэх цахилгаан соронзон өдөөгдсөн тунгалаг байдлын спектрт мөнгөн хальсны зузаан нөлөөллийг судалсан болно.

Висмут теллуридын топологийн тусгаарлагчийн том талбай бүхий хавтгай нимгэн хальсыг бэлтгэж, хэт улаан туяаны ойролцоох висмут теллуридын материалын хэт өндөр хугарлын илтгэгчийн давуу талыг ашиглан хэдхэн арван нанометрийн зузаантай хавтгай оптик хөндийг олж авдаг. Хэт нимгэн оптик хөндий нь ойрын хэт улаан туяаны зурваст резонансын гэрлийн шингээлтийг үр дүнтэй хийж чаддаг бөгөөд оптик холбооны зурваст оптоэлектроник төхөөрөмжийг хөгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм. Висмут теллуридын оптик хөндийн зузаан нь резонансын долгионы урттай шугаман бөгөөд ижил төстэй цахиур, германий оптик хөндийн зузаанаас бага байна. Үүний зэрэгцээ, висмут теллуридын оптик хөндийг фотоник талсттай нэгтгэж, атомын системийн цахилгаан соронзон ил тод байдалтай төстэй хэвийн бус оптик эффектийг бий болгодог бөгөөд энэ нь микро бүтцийн спектрийн зохицуулалтын шинэ аргыг бий болгодог. Энэхүү судалгаа нь гэрлийн зохицуулалт, оптик функциональ төхөөрөмжүүдийн топологийн тусгаарлагч материалын судалгааг дэмжихэд тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг.