Օպտիկական կապի գոտի, գերբարակ օպտիկական ռեզոնատոր

Օպտիկական կապի գոտի, գերբարակ օպտիկական ռեզոնատոր
Օպտիկական ռեզոնատորները կարող են տեղայնացնել լույսի ալիքների որոշակի ալիքի երկարություններ սահմանափակ տարածքում և կարևոր կիրառություններ ունեն լույս-նյութ փոխազդեցության մեջ,օպտիկական կապ, օպտիկական զգայունություն և օպտիկական ինտեգրացիա: Ռեզոնատորի չափը հիմնականում կախված է նյութի բնութագրերից և աշխատանքային ալիքի երկարությունից, օրինակ՝ մոտ ինֆրակարմիր տիրույթում աշխատող սիլիցիումային ռեզոնատորները սովորաբար պահանջում են հարյուրավոր նանոմետրերի և ավելի մեծ օպտիկական կառուցվածքներ: Վերջին տարիներին գերբարակ պլանար օպտիկական ռեզոնատորները մեծ ուշադրություն են գրավել կառուցվածքային գույնի, հոլոգրաֆիկ պատկերման, լույսի դաշտի կարգավորման և օպտոէլեկտրոնային սարքերի մեջ իրենց ներուժի կիրառման շնորհիվ: Պլանար ռեզոնատորների հաստությունը նվազեցնելը հետազոտողների առջև ծառացած դժվար խնդիրներից մեկն է:
Ավանդական կիսահաղորդչային նյութերից տարբերվող, եռաչափ տոպոլոգիական մեկուսիչները (օրինակ՝ բիսմութի թելուրիդ, անտիմոնի թելուրիդ, բիսմութի սելենիդ և այլն) նոր տեղեկատվական նյութեր են՝ տոպոլոգիապես պաշտպանված մետաղական մակերևութային վիճակներով և մեկուսիչ վիճակներով։ Մակերևութային վիճակը պաշտպանված է ժամանակի ինվերսիայի համաչափությամբ, և դրա էլեկտրոնները չեն ցրվում ոչ մագնիսական խառնուրդներով, ինչը կարևոր կիրառման հեռանկարներ ունի ցածր հզորության քվանտային հաշվարկներում և սպինտրոնային սարքերում։ Միևնույն ժամանակ, տոպոլոգիական մեկուսիչ նյութերը նաև ցուցաբերում են գերազանց օպտիկական հատկություններ, ինչպիսիք են բարձր բեկման ցուցիչը, մեծ ոչ գծային...օպտիկականգործակից, լայն աշխատանքային սպեկտրի տիրույթ, կարգավորելիություն, հեշտ ինտեգրում և այլն, ինչը նոր հարթակ է ապահովում լույսի կարգավորման ևօպտոէլեկտրոնային սարքեր.
Չինաստանում հետազոտական ​​խումբը առաջարկել է գերբարակ օպտիկական ռեզոնատորների պատրաստման մեթոդ՝ օգտագործելով մեծ մակերեսով աճող բիսմութ թելուրիդային տոպոլոգիական մեկուսիչ նանոթաղանթներ: Օպտիկական խոռոչը ցույց է տալիս ակնհայտ ռեզոնանսային կլանման բնութագրեր մոտ ինֆրակարմիր տիրույթում: Բիսմութ թելուրիդը օպտիկական կապի տիրույթում ունի շատ բարձր՝ ավելի քան 6-ի բեկման ցուցիչ (ավելի բարձր, քան ավանդական բարձր բեկման ցուցիչով նյութերի, ինչպիսիք են սիլիցիումը և գերմանիումը, բեկման ցուցիչը), այնպես որ օպտիկական խոռոչի հաստությունը կարող է հասնել ռեզոնանսային ալիքի երկարության մեկ քսաներորդին: Միևնույն ժամանակ, օպտիկական ռեզոնատորը նստեցվում է միաչափ ֆոտոնային բյուրեղի վրա, և օպտիկական կապի տիրույթում դիտվում է էլեկտրամագնիսականորեն ինդուկցված թափանցիկության նորարարական էֆեկտ, որը պայմանավորված է ռեզոնատորի կապով Թամմի պլազմոնի և դրա դեստրուկտիվ ինտերֆերենցիայի հետ: Այս էֆեկտի սպեկտրալ արձագանքը կախված է օպտիկական ռեզոնատորի հաստությունից և դիմացկուն է շրջակա միջավայրի բեկման ցուցիչի փոփոխությանը: Այս աշխատանքը բացում է նոր ճանապարհ գերբարակ օպտիկական խոռոչի, տոպոլոգիական մեկուսիչ նյութի սպեկտրի կարգավորման և օպտոէլեկտրոնային սարքերի իրականացման համար:
Ինչպես ցույց է տրված Նկ. 1ա և 1բ-ում, օպտիկական ռեզոնատորը հիմնականում կազմված է բիսմութի թելուրիդային տոպոլոգիական մեկուսիչից և արծաթի նանոթաղանթներից: Մագնետրոնային փոշիացմամբ պատրաստված բիսմութի թելուրիդային նանոթաղանթները ունեն մեծ մակերես և լավ հարթություն: Երբ բիսմութի թելուրիդային և արծաթի թաղանթների հաստությունը համապատասխանաբար 42 նմ և 30 նմ է, օպտիկական խոռոչը ցուցաբերում է ուժեղ ռեզոնանսային կլանում 1100~1800 նմ գոտում (Նկար 1գ): Երբ հետազոտողները ինտեգրեցին այս օպտիկական խոռոչը Ta2O5 (182 նմ) և SiO2 (260 նմ) ​​շերտերի հերթագայող կույտերից պատրաստված ֆոտոնային բյուրեղի վրա (Նկար 1ե), սկզբնական ռեզոնանսային կլանման գագաթնակետի (~1550 նմ) ​​մոտ հայտնվեց հստակ կլանման հովիտ (Նկար 1զ), որը նման է ատոմային համակարգերի կողմից առաջացած էլեկտրամագնիսականորեն ինդուկցված թափանցիկության էֆեկտին:

Բիսմութի թելուրիդային նյութը բնութագրվել է թափանցող էլեկտրոնային մանրադիտակով և էլիպսոմետրիայով: Նկ. 2a-2c-ում ներկայացված են թափանցող էլեկտրոնային միկրոֆոտոներ (բարձր թույլտվությամբ պատկերներ) և բիսմութի թելուրիդային նանոթաղանթների ընտրված էլեկտրոնային դիֆրակցիոն պատկերներ: Նկարից երևում է, որ պատրաստված բիսմութի թելուրիդային նանոթաղանթները պոլիկրիստալային նյութեր են, և աճի հիմնական կողմնորոշումը (015) բյուրեղային հարթությունն է: Նկ. 2d-2f-ում ներկայացված են էլիպսոմետրով չափված բիսմութի թելուրիդի բարդ բեկման ցուցիչը և համապատասխան մակերևութային վիճակը և բարդ բեկման ցուցիչը: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ մակերևութային վիճակի մարման գործակիցը 230~1930 նմ միջակայքում ավելի մեծ է բեկման ցուցչից, ինչը ցույց է տալիս մետաղանման բնութագրեր: Մարմնի բեկման ցուցիչը 6-ից ավելի է, երբ ալիքի երկարությունը մեծ է 1385 նմ-ից, ինչը շատ ավելի բարձր է, քան սիլիցիումի, գերմանիումի և այս գոտու այլ ավանդական բարձր բեկման ցուցիչ ունեցող նյութերի դեպքում, ինչը հիմք է հանդիսանում գերբարակ օպտիկական ռեզոնատորների պատրաստման համար: Հետազոտողները նշում են, որ սա օպտիկական կապի գոտում ընդամենը տասնյակ նանոմետր հաստությամբ տոպոլոգիական մեկուսիչ հարթ օպտիկական խոռոչի առաջին գրանցված իրականացումն է: Հետագայում, գերբարակ օպտիկական խոռոչի կլանման սպեկտրը և ռեզոնանսային ալիքի երկարությունը չափվել են բիսմութի թելուրիդի հաստությամբ: Վերջապես, ուսումնասիրվել է արծաթե թաղանթի հաստության ազդեցությունը բիսմութի թելուրիդի նանոխոռոչի/ֆոտոնային բյուրեղային կառուցվածքներում էլեկտրամագնիսականորեն ինդուկցված թափանցիկության սպեկտրների վրա:

Բիսմութի թելուրիդային տոպոլոգիական մեկուսիչների մեծ մակերեսով հարթ բարակ թաղանթներ պատրաստելով և մոտ ինֆրակարմիր տիրույթում բիսմութի թելուրիդային նյութերի գերբարձր բեկման ցուցիչից օգտվելով՝ ստացվում է ընդամենը տասնյակ նանոմետր հաստությամբ հարթ օպտիկական խոռոչ։ Ուլտրաբարակ օպտիկական խոռոչը կարող է արդյունավետորեն կլանել ռեզոնանսային լույսը մոտ ինֆրակարմիր տիրույթում և ունի կարևոր կիրառական արժեք օպտիկական կապի տիրույթում օպտոէլեկտրոնային սարքերի մշակման գործում։ Բիսմութի թելուրիդային օպտիկական խոռոչի հաստությունը գծային է ռեզոնանսային ալիքի երկարության նկատմամբ և փոքր է նմանատիպ սիլիցիումի և գերմանիումի օպտիկական խոռոչների հաստությունից։ Միևնույն ժամանակ, բիսմութի թելուրիդային օպտիկական խոռոչը ինտեգրվում է ֆոտոնային բյուրեղի հետ՝ ատոմային համակարգի էլեկտրամագնիսականորեն ինդուկցված թափանցիկությանը նման անոմալ օպտիկական էֆեկտ ստանալու համար, որը նոր մեթոդ է ապահովում միկրոկառուցվածքի սպեկտրի կարգավորման համար։ Այս ուսումնասիրությունը որոշակի դեր է խաղում լույսի կարգավորման և օպտիկական ֆունկցիոնալ սարքերում տոպոլոգիական մեկուսիչ նյութերի հետազոտությունների խթանման գործում։