Банди алоқаи оптикӣ, резонатори оптикии ултра борик

Банди алоқаи оптикӣ, резонатори оптикии ултра борик
Резонаторҳои оптикӣ метавонанд дарозии мавҷҳои мушаххаси мавҷҳои рӯшноиро дар фазои маҳдуд локализатсия кунанд ва дар таъсири мутақобилаи нур ва моддаҳо барномаҳои муҳим дошта бошанд,алоқаи оптикӣ, ҳассосияти оптикӣ ва ҳамгироии оптикӣ. Андозаи резонатор асосан аз хусусиятҳои моддӣ ва дарозии мавҷҳои корӣ вобаста аст, масалан, резонаторҳои кремний, ки дар бандҳои наздики инфрасурх кор мекунанд, одатан сохторҳои оптикии садҳо нанометр ва болотарро талаб мекунанд. Дар солҳои охир, резонаторҳои оптикии планарии ултра лоғар аз сабаби татбиқи эҳтимолии онҳо дар рангҳои сохторӣ, тасвири голографӣ, танзими майдони рӯшноӣ ва дастгоҳҳои оптоэлектронӣ таваҷҷӯҳи зиёдро ҷалб карданд. Чӣ тавр кам кардани ғафсии резонаторҳои ҳамвор яке аз проблемаҳои душворест, ки тадқиқотчиён дучор меоянд.
Тафовут аз маводи анъанавии нимноқилҳо, изоляторҳои топологии 3D (аз қабили теллуриди висмут, теллуриди сурма, селениди висмут ва ғайра) маводи нави иттилоотӣ бо ҳолати сатҳи металлии аз ҷиҳати топологӣ муҳофизатшаванда ва ҳолати изоляторӣ мебошанд. Ҳолати рӯизаминӣ бо симметрияи инверсияи вақт муҳофизат карда мешавад ва электронҳои он бо ифлосиҳои ғайримагнитӣ пароканда нестанд, ки дар дастгоҳҳои ҳисоббарории квантӣ ва спинтронии камқувват перспективаҳои муҳими татбиқро доранд. Дар айни замон, маводи изолятори топологӣ инчунин хосиятҳои аълои оптикиро нишон медиҳанд, ба монанди нишондиҳандаи баланди рефраксия, бузурги ғайрихаттӣоптикӣкоэффитсиент, диапазони васеи спектри корӣ, танзимшавандагӣ, ҳамгироии осон ва ғайра, ки платформаи навро барои татбиқи танзими нур вадастгоҳҳои оптоэлектронӣ.
Як гурӯҳи тадқиқотӣ дар Чин усули сохтани резонаторҳои оптикии ултра борикро бо истифода аз нанофилмҳои изолятори топологии теллуриди висмут дар майдони васеъ пешниҳод кардааст. Холии оптикӣ хусусиятҳои ҷабби резонанси равшанро дар банди наздикии инфрасурх нишон медиҳад. Теллуриди висмут дорои шохиси шикастани хеле баланди беш аз 6 дар банди алоқаи оптикӣ аст (аз шохиси шикастани маводҳои анъанавии шохиси шикастаи баланд ба монанди кремний ва германий), ба тавре ки ғафсии холигии оптикӣ метавонад ба бист як ҳиссаи резонанс расад дарозии мавҷ. Дар баробари ин, резонатори оптикӣ дар кристали якченакаи фотоникӣ ҷойгир карда мешавад ва дар лентаи алоқаи оптикӣ эффекти шаффофияти нави электромагнитӣ мушоҳида мешавад, ки ин аз пайвастани резонатор бо плазмони Тамм ва интерференсияи вайронкунандаи он ба амал меояд. . Ҷавоби спектрии ин эффект аз ғафсии резонатори оптикӣ вобаста аст ва ба тағирёбии шохиси шикастани муҳити атроф устувор аст. Ин кор рохи наверо мекушояд, ки ку-раи оптикии ултратунки, танзими спектри материалхои изолятории топологй ва асбобхои оптоэлектрониро ба амал мебарорад.
Чунон ки дар расми нишон дода шудааст. 1а ва 1б, резонатори оптикӣ асосан аз изолятори топологии теллуриди висмут ва нанофилмҳои нуқра иборат аст. Нанофилмҳои теллуриди висмут, ки тавассути пошидани магнетрон омода карда мешаванд, майдони калон ва ҳамвории хуб доранд. Вақте ки ғафсии плёнкаҳои теллуриди висмут ва нуқра мутаносибан 42 нм ва 30 нм аст, ковокии оптикӣ дар банди 1100 ~ 1800 нм азхудкунии резонанси қавӣ нишон медиҳад (расми 1в). Вақте ки муҳаққиқон ин холигии оптикиро ба кристали фотоникӣ, ки аз қабатҳои ивазкунандаи Ta2O5 (182 нм) ва SiO2 (260 нм) сохта шудаанд (Расми 1e) муттаҳид карданд, дар наздикии қуллаи ҷабби резонанси аслӣ водии абсорбсионӣ (расми 1f) пайдо шуд (~ 1550 нм), ки ба эффекти шаффофияти электромагнитӣ, ки системаҳои атомӣ тавлид мекунанд, монанд аст.

Маводи теллуриди висмут бо микроскопияи электронии интиқол ва эллипсометрия хос буд. АНҶИР. 2a-2c микрографҳои электронии интиқол (тасвирҳои баландсифат) ва намунаҳои интихобшудаи дифраксияи электронии нанофилмҳои теллуриди висмутро нишон медиҳанд. Аз расм дида мешавад, ки нанофилмҳои тайёршудаи теллуриди висмут маводи поликристаллӣ буда, самти асосии афзоиш (015) ҳамвории кристаллӣ мебошад. Дар расми 2d-2f нишондиҳандаи мураккаби шикастани теллуриди висмут, ки тавассути эллипсометр чен карда шудааст ва ҳолати сатҳи муҷаҳҳазшуда ва нишондиҳандаи комплексии шикастани ҳолатиро нишон медиҳад. Натиљањо нишон медињанд, ки коэффисиенти нобудшавии њолати сатњ аз шохиси шикастани 230~1930 нм зиёдтар буда, хусусиятњои ба металл монандро нишон медињад. Нишондиҳандаи шикастани бадан беш аз 6 аст, вақте ки дарозии мавҷ аз 1385 нм зиёдтар аст, ки ин нисбат ба кремний, германий ва дигар маводҳои суннатии шохиси баланди шикаста дар ин банд хеле баландтар аст, ки барои омода кардани ултрабунафш замина мегузорад. -резонаторҳои оптикии тунук. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки ин аввалин гузориши амалӣ шудани изолятсияи топологии қуттии оптикии ҳамвор бо ғафсии ҳамагӣ даҳҳо нанометр дар банди алоқаи оптикӣ мебошад. Баъдан, спектри абсорбсия ва дарозии мавҷи резонанси холигии оптикии ултра борик бо ғафсии теллуриди висмут чен карда шуд. Ниҳоят, таъсири ғафсии филми нуқра ба спектрҳои шаффофияти аз ҷиҳати электромагнитӣ ба вуҷуд омада дар сохторҳои наноковагии теллуриди висмут/кристаллҳои фотоникӣ таҳқиқ карда мешавад.

Тавассути тайёр кардани плёнкахои тунуки масохати калон аз изоляторхои топологии висмут теллурид ва бо истифода аз нишондихандаи ултрабаланди рефраксияи маводи теллуриди висмут дар банди наздики инфрасурх, холигии оптикии хамвории гафсии хамагй даххо нанометр ба даст оварда мешавад. Ковокии оптикии ултра борик метавонад ҷабби нури резонансиро дар банди наздикии инфрасурх амалӣ созад ва дар таҳияи дастгоҳҳои оптоэлектроникӣ дар банди оптикии алоқа арзиши муҳими барномавӣ дорад. Ғафсии холигии оптикии висмути теллуриди висмут ба дарозии мавҷи резонанси хаттӣ буда, нисбат ба холигии оптикии кремний ва германий хурдтар аст. Дар айни замон, холигии оптикии висмут теллурид бо кристалл фотоникӣ муттаҳид карда мешавад, то эффекти оптикии аномалии шаффофияти электромагнитии системаи атомиро ба даст орад, ки усули нави танзими спектри микроструктураро таъмин мекунад. Ин тадқиқот дар пешбурди таҳқиқоти маводи изолятори топологӣ дар танзими рӯшноӣ ва дастгоҳҳои функсионалии оптикӣ нақши муайян мебозад.