Օպտիկական կապի գոտի, գերբարակ օպտիկական ռեզոնատոր

Օպտիկական կապի գոտի, գերբարակ օպտիկական ռեզոնատոր
Օպտիկական ռեզոնատորները կարող են տեղայնացնել լույսի ալիքների որոշակի երկարություններ սահմանափակ տարածության մեջ և կարևոր կիրառություններ ունենալ լույսի և նյութի փոխազդեցության մեջ,օպտիկական հաղորդակցություն, օպտիկական զգայարան և օպտիկական ինտեգրում։ Ռեզոնատորի չափը հիմնականում կախված է նյութի բնութագրերից և գործող ալիքի երկարությունից, օրինակ, մոտ ինֆրակարմիր գոտում գործող սիլիկոնային ռեզոնատորները սովորաբար պահանջում են հարյուրավոր նանոմետրերի և ավելի բարձր օպտիկական կառուցվածքներ: Վերջին տարիներին գերբարակ հարթ օպտիկական ռեզոնատորները մեծ ուշադրություն են գրավել կառուցվածքային գույների, հոլոգրաֆիկ պատկերման, լույսի դաշտի կարգավորման և օպտոէլեկտրոնային սարքերում իրենց հնարավոր կիրառությունների շնորհիվ: Ինչպես նվազեցնել հարթ ռեզոնատորների հաստությունը, հետազոտողների առջեւ ծառացած բարդ խնդիրներից է:
Տարբերվելով ավանդական կիսահաղորդչային նյութերից՝ 3D տոպոլոգիական մեկուսիչները (օրինակ՝ բիսմուտ տելուրիդը, անտիմոնի տելուրիդը, բիսմուտ սելենիդը և այլն) նոր տեղեկատվական նյութեր են՝ մետաղական մակերեսի տոպոլոգիապես պաշտպանված վիճակներով և մեկուսիչ վիճակներով: Մակերեւութային վիճակը պաշտպանված է ժամանակի ինվերսիայի համաչափությամբ, և դրա էլեկտրոնները չեն ցրվում ոչ մագնիսական կեղտերով, ինչը կարևոր կիրառման հեռանկարներ ունի ցածր էներգիայի քվանտային հաշվողական և սպինտրոնիկ սարքերում։ Միևնույն ժամանակ, տոպոլոգիական մեկուսիչ նյութերը ցույց են տալիս նաև գերազանց օպտիկական հատկություններ, ինչպիսիք են բարձր բեկման ինդեքսը, մեծ ոչ գծայինօպտիկականգործակից, աշխատանքային սպեկտրի լայն տիրույթ, կարգավորելիություն, հեշտ ինտեգրում և այլն, ինչը նոր հարթակ է ապահովում լույսի կարգավորման և իրականացման համար:օպտիկաէլեկտրոնային սարքեր.
Չինաստանում հետազոտական ​​թիմն առաջարկել է գերբարակ օպտիկական ռեզոնատորների արտադրության մեթոդ՝ օգտագործելով մեծ տարածքի աճող բիսմուտ տելուրիդային տոպոլոգիական մեկուսիչ նանոֆիլմեր: Օպտիկական խոռոչը ցույց է տալիս ռեզոնանսային կլանման ակնհայտ հատկանիշներ մոտ ինֆրակարմիր գոտում: Բիսմութ թելուրիդը օպտիկական հաղորդակցության գոտում ունի շատ բարձր բեկման ինդեքս՝ ավելի քան 6 (ավելի բարձր, քան ավանդական բարձր բեկման ինդեքսով նյութերի, ինչպիսիք են սիլիցիումը և գերմանիումը), այնպես որ օպտիկական խոռոչի հաստությունը կարող է հասնել ռեզոնանսի մեկ քսաներորդին։ ալիքի երկարությունը. Միևնույն ժամանակ, օպտիկական ռեզոնատորը նստում է միաչափ ֆոտոնիկ բյուրեղի վրա, և օպտիկական հաղորդակցության գոտում նկատվում է նոր էլեկտրամագնիսական առաջացրած թափանցիկության էֆեկտ, որը պայմանավորված է ռեզոնատորի միացմամբ Tamm պլազմոնի հետ և դրա կործանարար միջամտությամբ: . Այս էֆեկտի սպեկտրալ արձագանքը կախված է օպտիկական ռեզոնատորի հաստությունից և կայուն է շրջակա միջավայրի բեկման ինդեքսի փոփոխության նկատմամբ: Այս աշխատանքը նոր ճանապարհ է բացում գերբարակ օպտիկական խոռոչի, տոպոլոգիական մեկուսիչ նյութի սպեկտրի կարգավորման և օպտոէլեկտրոնային սարքերի իրականացման համար:
Ինչպես ցույց է տրված ՆԿ. 1a և 1b, օպտիկական ռեզոնատորը հիմնականում կազմված է բիսմուտ տելուրիդային տոպոլոգիական մեկուսիչից և արծաթե նանոֆիլմերից: Բիսմութ թելուրիդային նանոֆիլմերը, որոնք պատրաստված են մագնետրոնային ցրման միջոցով, ունեն մեծ մակերես և լավ հարթություն: Երբ բիսմութ թելուրիդի և արծաթի թաղանթների հաստությունը համապատասխանաբար 42 նմ և 30 նմ է, օպտիկական խոռոչը ցույց է տալիս ուժեղ ռեզոնանսային կլանում 1100-1800 նմ գոտում (Նկար 1c): Երբ հետազոտողները ինտեգրեցին այս օպտիկական խոռոչը ֆոտոնիկ բյուրեղի վրա, որը կազմված էր Ta2O5 (182 նմ) և SiO2 (260 նմ) ​​շերտերի փոփոխական կույտերից (Նկար 1e), յուրօրինակ կլանման հովիտը (Նկար 1f) հայտնվեց սկզբնական ռեզոնանսային կլանման գագաթնակետին մոտ (~): 1550 նմ), որը նման է ատոմային համակարգերի կողմից արտադրված էլեկտրամագնիսականորեն առաջացած թափանցիկության էֆեկտին:

Բիսմուտ տելուրիդային նյութը բնութագրվում էր հաղորդման էլեկտրոնային մանրադիտակով և էլիպսոմետրիայով։ ՆԿԱՐ. 2a-2c-ը ցույց է տալիս փոխանցման էլեկտրոնային միկրոգրաֆներ (բարձր լուծաչափով պատկերներ) և բիսմուտ տելուրիդային նանոֆիլմերի էլեկտրոնային դիֆրակցիոն նմուշները: Նկարից երևում է, որ պատրաստված բիսմութ թելուրիդային նանոֆիլմերը բազմաբյուրեղ նյութեր են, և աճի հիմնական կողմնորոշումը (015) բյուրեղային հարթությունն է։ Նկար 2d-2f-ը ցույց է տալիս բիսմուտ թելուրիդի բարդ բեկման ինդեքսը, որը չափվում է էլիպսոմետրով, և մակերևույթի հարմարեցված վիճակն ու վիճակի բարդ բեկման ինդեքսը: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ մակերեսային վիճակի մարման գործակիցը ավելի մեծ է, քան բեկման ինդեքսը 230-1930 նմ միջակայքում՝ ցույց տալով մետաղանման բնութագրեր։ Մարմնի բեկման ինդեքսը 6-ից ավելի է, երբ ալիքի երկարությունը 1385 նմ-ից ավելի է, ինչը շատ ավելի բարձր է, քան սիլիցիումի, գերմանիումի և այլ ավանդական բարձր բեկումային ինդեքսով նյութերի այս գոտում, ինչը հիմք է դնում ուլտրամանուշակագույնի պատրաստման համար։ - բարակ օպտիկական ռեզոնատորներ: Հետազոտողները նշում են, որ սա օպտիկական հաղորդակցության գոտում ընդամենը տասնյակ նանոմետր հաստությամբ տոպոլոգիական մեկուսիչ հարթ օպտիկական խոռոչի առաջին հաղորդումն է: Այնուհետև գերբարակ օպտիկական խոռոչի կլանման սպեկտրը և ռեզոնանսային ալիքի երկարությունը չափվել են բիսմուտ թելուրիդի հաստությամբ: Վերջապես, ուսումնասիրվել է արծաթե թաղանթի հաստության ազդեցությունը էլեկտրամագնիսականորեն առաջացած թափանցիկության սպեկտրների վրա բիսմուտ տելուրիդային նանոխոռոչի/ֆոտոնիկ բյուրեղային կառուցվածքներում

Բիսմուտ տելուրիդային տոպոլոգիական մեկուսիչների մեծ տարածքի հարթ բարակ թաղանթներ պատրաստելով և մոտ ինֆրակարմիր գոտում բիսմուտ տելուրիդային նյութերի գերբարձր բեկման ինդեքսից օգտվելով, ստացվում է հարթ օպտիկական խոռոչ՝ ընդամենը տասնյակ նանոմետր հաստությամբ: Գերբարակ օպտիկական խոռոչը կարող է իրականացնել ռեզոնանսային լույսի արդյունավետ կլանումը մոտ ինֆրակարմիր գոտում և ունի կարևոր կիրառական արժեք օպտիկական հաղորդակցության գոտում օպտոէլեկտրոնային սարքերի մշակման համար: Բիսմուտ տելուրիդի օպտիկական խոռոչի հաստությունը գծային է ռեզոնանսային ալիքի երկարությանը և ավելի փոքր է, քան նմանատիպ սիլիցիումի և գերմանիումի օպտիկական խոռոչի հաստությունը: Միևնույն ժամանակ, բիսմութ թելուրիդի օպտիկական խոռոչը ինտեգրված է ֆոտոնային բյուրեղի հետ՝ հասնելու անոմալ օպտիկական էֆեկտի, որը նման է ատոմային համակարգի էլեկտրամագնիսականորեն առաջացած թափանցիկությանը, ինչը նոր մեթոդ է ապահովում միկրոկառուցվածքի սպեկտրի կարգավորման համար: Այս ուսումնասիրությունը որոշակի դեր է խաղում լույսի կարգավորման և օպտիկական ֆունկցիոնալ սարքերում տոպոլոգիական մեկուսիչ նյութերի հետազոտության խթանման գործում: