Còmhlan conaltraidh optigeach, resonator optigeach ultra-tana

Còmhlan conaltraidh optigeach, resonator optigeach ultra-tana
Faodaidh resonators optigeach tonnan sònraichte de thonnan aotrom a shuidheachadh ann an àite cuibhrichte, agus tha feuman cudromach aca ann an eadar-obrachadh solais,conaltradh optigeach, mothachadh optigeach, agus amalachadh optigeach. Tha meud an resonator gu mòr an urra ri feartan stuthan agus an tonn-tonn obrachaidh, mar eisimpleir, mar as trice bidh feum aig resonators silicon a tha ag obair anns a ’chòmhlan faisg air fo-dhearg air structaran optigeach ceudan de nanometers agus gu h-àrd. Anns na beagan bhliadhnaichean a dh ’fhalbh, tha resonators optigeach planar ultra-tana air mòran aire a tharraing air sgàth an cleachdadh a dh’ fhaodadh a bhith aca ann an dath structarail, ìomhaighean holografach, riaghladh raon aotrom agus innealan optoelectronic. Tha mar a lughdaicheas tu tiugh resonators planar aon de na duilgheadasan duilich a tha mu choinneamh luchd-rannsachaidh.
Eadar-dhealaichte bho stuthan semiconductor traidiseanta, tha insuladairean topological 3D (leithid bismuth telluride, antimony telluride, bismuth selenide, msaa) nan stuthan fiosrachaidh ùra le stàitean uachdar meatailt fo dhìon topological agus stàitean insulation. Tha an staid uachdar air a dhìon le co-chothromachd tionndadh ùine, agus chan eil na dealanan aige air an sgapadh le neo-chunbhalachd neo-magnetach, aig a bheil dùilean tagraidh cudromach ann an coimpiutaireachd cuantamach cumhachd ìosal agus innealan spintronic. Aig an aon àm, tha stuthan insulation topological cuideachd a ’nochdadh feartan optigeach sàr-mhath, leithid clàr-amais àrd refractive, mòr neo-loidhneachoptigeachco-èifeachd, raon speactram obrach farsaing, tunability, amalachadh furasta, msaa, a bheir seachad àrd-ùrlar ùr airson riaghladh solais a thoirt gu buil agusinnealan optoelectronic.
Tha sgioba rannsachaidh ann an Sìona air dòigh a mholadh airson a bhith a’ dèanamh resonators optigeach ultra-tana le bhith a’ cleachdadh farsaingeachd mhòr a tha a’ fàs bismuth telluride topological insulator nanofilms. Tha an cuas optigeach a’ nochdadh feartan gabhail a-steach ath-shuidheachadh follaiseach ann am bann faisg air fo-dhearg. Tha clàr-amais refractive fìor àrd aig Bismuth telluride de chòrr air 6 anns a’ chòmhlan conaltraidh optigeach (nas àirde na an clàr-amais ath-tharraingeach de stuthan clàr-amais àrd ath-tharraingeach traidiseanta leithid silicon agus germanium), gus an ruig an tighead cuibhle optigeach aon fhicheadamh den ath-shuidheachadh. tonn-thonn. Aig an aon àm, tha an resonator optigeach air a thasgadh air criostal photonic aon-mheudach, agus thathas a ’cumail sùil air buaidh follaiseachd ùr-nodha air a bhrosnachadh gu electromagnetically anns a’ chòmhlan conaltraidh optigeach, a tha mar thoradh air ceangal an resonator leis an Tamm plasmon agus a bhacadh millteach. . Tha freagairt speactra na buaidh seo an urra ri tiugh an resonator optigeach agus tha e làidir ri atharrachadh clàr-amais ath-tharraing na h-àrainneachd. Tha an obair seo a’ fosgladh dòigh ùr airson cuas optigeach ultrathin a thoirt gu buil, riaghladh speactram stuthan insuladair topological agus innealan optoelectronic.
Mar a chithear ann am FIG. 1a agus 1b, tha an resonator optigeach air a dhèanamh suas sa mhòr-chuid de insuladair topological bismuth telluride agus nanofilms airgid. Tha farsaingeachd mhòr agus deagh rèidh anns na nanofilms bismuth telluride a chaidh ullachadh le magnetron sputtering. Nuair a tha tiugh an telluride bismuth agus filmichean airgid 42 nm agus 30 nm, fa leth, tha an cuas optigeach a ’nochdadh sùghadh làidir anns a’ chòmhlan de 1100 ~ 1800 nm (Figear 1c). Nuair a dh’ aonaich an luchd-rannsachaidh an cuas optigeach seo ri criostal photonic air a dhèanamh de chruachan eile de shreathan Ta2O5 (182 nm) agus SiO2 (260 nm) (Figear 1e), nochd gleann in-ghabhail sònraichte (Figear 1f) faisg air an stùc in-ghabhail athshondach tùsail (~ 1550 nm), a tha coltach ris a’ bhuaidh follaiseachd electromagnetically air a thoirt gu buil le siostaman atamach.

Bha an stuth bismuth telluride air a chomharrachadh le microscopy dealanach tar-chuir agus ellipsometry. FIG. Tha 2a-2c a’ sealltainn meanbh-dhealbhan dealanach tar-chuir (ìomhaighean àrd-rèiteachaidh) agus pàtrain sgaraidh dealanach taghte de nanofilms bismuth telluride. Chithear bhon fhigear gur e stuthan polycrystalline a th’ anns na nanofilms bismuth telluride ullaichte, agus is e am prìomh stiùireadh fàis (015) plèana criostail. Tha Figear 2d-2f a’ sealltainn an clàr-amais iom-fhillte ath-tharraingeach de bismuth telluride air a thomhas le ellipsometer agus an clàr uachdar iomchaidh agus clàr-amais iom-fhillte refractive stàite. Tha na co-dhùnaidhean a’ sealltainn gu bheil co-èifeachd dol à bith staid an uachdair nas àirde na an clàr-amais refractive anns an raon de 230 ~ 1930 nm, a’ sealltainn feartan coltach ri meatailt. Tha clàr-amais refractive na bodhaig nas àirde na 6 nuair a tha an tonn-tonn nas àirde na 1385 nm, a tha mòran nas àirde na an ìre de silicon, germanium agus stuthan clàr-amais àrd-refractive traidiseanta eile anns a ’chòmhlan seo, a tha a’ suidheachadh bunait airson ullachadh ultra. - tana resonators optigeach. Tha an luchd-rannsachaidh a’ nochdadh gur e seo a’ chiad aithris a chaidh aithris air cuas optigeach planar insulator topological le tiugh de dìreach deichean de nanometers anns a’ chòmhlan conaltraidh optigeach. Às deidh sin, chaidh an speactram in-ghabhail agus tonn-tonn ath-shuidheachadh an uamhas optigeach ultra-tana a thomhas le tiugh bismuth telluride. Mu dheireadh, thathas a’ sgrùdadh buaidh tighead film airgid air speactra follaiseachd a tha air a bhrosnachadh le electromagnetically ann an structaran nanocavity bismuth telluride / criostail photonic.

Le bhith ag ullachadh filmichean tana còmhnard sgìre mhòr de insuladairean topological bismuth telluride, agus a’ gabhail brath air clàr-amais ath-tharraingeach ultra-àrd de stuthan Bismuth telluride ann am bann faisg air fo-dhearg, gheibhear cuas planar optigeach le tiugh de dìreach deichean de nanometers. Faodaidh an cuas optigeach ultra-tana sùghadh solais athshondach èifeachdach a thoirt gu buil anns a ’chòmhlan faisg air fo-dhearg, agus tha luach tagraidh cudromach aige ann an leasachadh innealan optoelectronic anns a’ chòmhlan conaltraidh optigeach. Tha tiugh a’ chuas optigeach bismuth telluride sreathach ris an tonn-tonn athshondach, agus tha e nas lugha na an t-uabhas optigeach silicon agus germanium coltach ris. Aig an aon àm, tha cuas optigeach bismuth telluride air fhilleadh a-steach le criostal photonic gus a ’bhuaidh optigeach neo-riaghailteach a choileanadh coltach ri follaiseachd an t-siostam atamach a tha air a bhrosnachadh gu electromagnetically, a bheir seachad dòigh ùr airson riaghladh speactram microstructure. Tha pàirt sònraichte aig an sgrùdadh seo ann a bhith a’ brosnachadh rannsachadh air stuthan insulation topological ann an riaghladh solais agus innealan gnìomh optigeach.