ऑप्टिकल कम्युनिकेशन बँड, अल्ट्रा-पातळ ऑप्टिकल रेझोनेटर

ऑप्टिकल कम्युनिकेशन बँड, अल्ट्रा-पातळ ऑप्टिकल रेझोनेटर
ऑप्टिकल रेझोनेटर मर्यादित जागेत प्रकाश लाटांच्या विशिष्ट तरंगलांबीचे स्थानिकीकरण करू शकतात आणि प्रकाश-मॅटर परस्परसंवादामध्ये महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोग असू शकतात,ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, ऑप्टिकल सेन्सिंग आणि ऑप्टिकल एकत्रीकरण. रेझोनेटरचा आकार प्रामुख्याने भौतिक वैशिष्ट्यांवर आणि ऑपरेटिंग तरंगलांबीवर अवलंबून असतो, उदाहरणार्थ, जवळच्या इन्फ्रारेड बँडमध्ये कार्यरत सिलिकॉन रेझोनेटर सामान्यत: शेकडो नॅनोमीटर आणि त्यापेक्षा जास्त ऑप्टिकल स्ट्रक्चर्स आवश्यक असतात. अलिकडच्या वर्षांत, स्ट्रक्चरल कलर, होलोग्राफिक इमेजिंग, लाइट फील्ड रेग्युलेशन आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिव्हाइसमधील संभाव्य अनुप्रयोगांमुळे अल्ट्रा-पातळ प्लानर ऑप्टिकल रेझोनेटरने बरेच लक्ष वेधले आहे. प्लॅनर रेझोनेटरची जाडी कशी कमी करावी ही संशोधकांना भेडसावणारी कठीण समस्या आहे.
पारंपारिक सेमीकंडक्टर सामग्रीपेक्षा भिन्न, 3 डी टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर (जसे की बिस्मथ टेलुराइड, अँटीमोनी टेलुराइड, बिस्मथ सेलेनाइड इ.) टोपोलॉजिकली संरक्षित धातूची पृष्ठभाग आणि इन्सुलेटर स्टेट्ससह नवीन माहिती सामग्री आहे. पृष्ठभागाची स्थिती वेळेच्या व्युत्पत्तीच्या सममितीद्वारे संरक्षित केली जाते आणि त्याचे इलेक्ट्रॉन नॉन-मॅग्नेटिक अशुद्धतेद्वारे विखुरलेले नाहीत, ज्यात कमी-पॉवर क्वांटम कंप्यूटिंग आणि स्पिनट्रॉनिक डिव्हाइसमध्ये महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोग संभावना आहेत. त्याच वेळी, टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर सामग्री देखील उच्च अपवर्तक निर्देशांक, मोठे नॉनलाइनर सारख्या उत्कृष्ट ऑप्टिकल गुणधर्म देखील दर्शवितेऑप्टिकलगुणांक, विस्तृत कार्यरत स्पेक्ट्रम श्रेणी, ट्यूनिबिलिटी, सुलभ एकत्रीकरण इ., जे प्रकाश नियमनाच्या प्राप्तीसाठी एक नवीन व्यासपीठ प्रदान करते आणिऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिव्हाइस.
चीनमधील एका संशोधन पथकाने मोठ्या क्षेत्रात वाढणारी बिस्मथ टेल्युराइड टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर नॅनोफिल्म्स वापरुन अल्ट्रा-पातळ ऑप्टिकल रेझोनेटरच्या बनावटीसाठी एक पद्धत प्रस्तावित केली आहे. ऑप्टिकल पोकळी जवळच्या इन्फ्रारेड बँडमध्ये स्पष्ट अनुनाद शोषक वैशिष्ट्ये दर्शविते. ऑप्टिकल कम्युनिकेशन बँडमध्ये (सिलिकॉन आणि जर्मेनियम सारख्या पारंपारिक उच्च अपवर्तक निर्देशांक सामग्रीच्या अपवर्तक निर्देशांकापेक्षा जास्त) बिस्मथ टेल्युराइडमध्ये 6 पेक्षा जास्त उच्च अपवर्तक निर्देशांक आहे, जेणेकरून ऑप्टिकल पोकळीची जाडी अनुनाद वेलवेन्थच्या एक-व्याजापर्यंत पोहोचू शकेल. त्याच वेळी, ऑप्टिकल रेझोनेटर एक-आयामी फोटॉनिक क्रिस्टलवर जमा केला जातो आणि ऑप्टिकल कम्युनिकेशन बँडमध्ये एक कादंबरी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रेरित पारदर्शकता प्रभाव पाळला जातो, जो टॅम प्लाझमॉन आणि त्याच्या विनाशकारी हस्तक्षेपासह रेझोनेटरच्या जोडणीमुळे होतो. या प्रभावाचा वर्णक्रमीय प्रतिसाद ऑप्टिकल रेझोनेटरच्या जाडीवर अवलंबून असतो आणि सभोवतालच्या अपवर्तक निर्देशांकाच्या बदलासाठी मजबूत आहे. हे कार्य अल्ट्राथिन ऑप्टिकल पोकळी, टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर मटेरियल स्पेक्ट्रम रेग्युलेशन आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिव्हाइसच्या प्राप्तीसाठी एक नवीन मार्ग उघडते.
अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. 1 ए आणि 1 बी, ऑप्टिकल रेझोनेटर प्रामुख्याने बिस्मथ टेलुराइड टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर आणि सिल्व्हर नॅनोफिल्म्सचा बनलेला आहे. मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगने तयार केलेल्या बिस्मथ टेलुराइड नॅनोफिल्म्समध्ये मोठे क्षेत्र आणि चांगले सपाटपणा आहे. जेव्हा बिस्मथ टेलुराइड आणि सिल्व्हर चित्रपटांची जाडी अनुक्रमे n२ एनएम आणि n० एनएम असते, तेव्हा ऑप्टिकल पोकळी ११०० ~ १00०० एनएम (आकृती १ सी) च्या बँडमध्ये मजबूत अनुनाद शोषण दर्शविते. जेव्हा संशोधकांनी ही ऑप्टिकल पोकळी टीए 2 ओ 5 (182 एनएम) आणि एसआयओ 2 (260 एनएम) थर (आकृती 1 ई) च्या वैकल्पिक स्टॅकपासून बनविलेल्या फोटॉनिक क्रिस्टलवर समाकलित केली, तेव्हा एक वेगळी शोषक व्हॅली (आकृती 1 एफ) मूळ रेझोनंट शोषण पीक (~ 1550 एनएम) जवळ दिसली जी इलेक्ट्रोमॅगोलेटिक प्रस्थापित करते.

बिस्मथ टेल्युराइड मटेरियलचे प्रसारण इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी आणि इलिप्सोमेट्री द्वारे दर्शविले गेले. अंजीर. 2 ए -2 सी ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोग्राफ्स (उच्च-रिझोल्यूशन प्रतिमा) आणि बिस्मथ टेलुराइड नॅनोफिल्म्सचे निवडलेले इलेक्ट्रॉन विवर्तन नमुने दर्शविते. तयार केलेल्या बिस्मथ टेलुराइड नॅनोफिल्म्स पॉलीक्रिस्टलिन सामग्री आहेत आणि मुख्य वाढीचा अभिमुखता (015) क्रिस्टल प्लेन आहे या आकृतीवरून हे पाहिले जाऊ शकते. आकृती 2 डी -2 एफ बिस्मुथ टेलुराइडचे जटिल अपवर्तक निर्देशांक आणि इलिप्समीटर आणि फिट केलेल्या पृष्ठभागाची स्थिती आणि राज्य जटिल अपवर्तक निर्देशांक दर्शविते. परिणाम दर्शविते की पृष्ठभागाच्या स्थितीचे विलुप्त होण्याचे गुणांक 230 ~ 1930 एनएमच्या श्रेणीतील अपवर्तक निर्देशांकापेक्षा जास्त आहे, ज्यामध्ये धातू सारखी वैशिष्ट्ये दर्शविली जातात. जेव्हा वेव्हलेन्थ 1385 एनएमपेक्षा जास्त असेल तेव्हा शरीराचे अपवर्तक निर्देशांक 6 पेक्षा जास्त आहे, जे या बँडमधील सिलिकॉन, जर्मेनियम आणि इतर पारंपारिक उच्च-रेफ्रेक्टिव्ह इंडेक्स मटेरियलपेक्षा बरेच जास्त आहे, जे अल्ट्रा-पातळ ऑप्टिकल रेझोनेटर तयार करण्यासाठी पाया आहे. ऑप्टिकल कम्युनिकेशन बँडमध्ये केवळ दहापट नॅनोमीटरच्या जाडीसह टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर प्लानर ऑप्टिकल पोकळीची ही पहिलीच नोंदी असल्याचे संशोधकांनी नमूद केले. त्यानंतर, अल्ट्रा-पातळ ऑप्टिकल पोकळीचे शोषण स्पेक्ट्रम आणि रेझोनान्स तरंगलांबी बिस्मथ टेलुराइडच्या जाडीने मोजली गेली. अखेरीस, बिस्मथ टेलुराइड नॅनोकॅव्हिटी/फोटॉनिक क्रिस्टल स्ट्रक्चर्समध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिकली प्रेरित पारदर्शकता स्पेक्ट्रावर चांदीच्या चित्रपटाच्या जाडीचा परिणाम तपासला जातो

बिस्मथ टेल्युराइड टोपोलॉजिकल इन्सुलेटरचे मोठ्या क्षेत्राचे सपाट पातळ चित्रपट तयार करून आणि जवळच्या इन्फ्रारेड बँडमधील बिस्मथ टेल्युराइड मटेरियलच्या अल्ट्रा-हाय रीफ्रॅक्टिव्ह इंडेक्सचा फायदा घेऊन, केवळ नॅनोमीटरच्या जाडीसह प्लानर ऑप्टिकल पोकळी मिळविली जाते. अल्ट्रा-पातळ ऑप्टिकल पोकळीला नजीकच्या इन्फ्रारेड बँडमध्ये कार्यक्षम रेझोनंट लाइट शोषणाची जाणीव होऊ शकते आणि ऑप्टिकल कम्युनिकेशन बँडमधील ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या विकासामध्ये महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोग मूल्य आहे. बिस्मुथ टेलुराइड ऑप्टिकल पोकळीची जाडी रेझोनंट वेव्हलेन्थसाठी रेषात्मक आहे आणि समान सिलिकॉन आणि जर्मेनियम ऑप्टिकल पोकळीपेक्षा लहान आहे. त्याच वेळी, अणु प्रणालीच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिकली प्रेरित पारदर्शकतेसारखेच विसंगत ऑप्टिकल प्रभाव प्राप्त करण्यासाठी बिस्मथ टेलुराइड ऑप्टिकल पोकळी फोटॉनिक क्रिस्टलसह समाकलित केली जाते, जी मायक्रोस्ट्रक्चरच्या स्पेक्ट्रम रेग्युलेशनसाठी एक नवीन पद्धत प्रदान करते. हा अभ्यास प्रकाश नियमन आणि ऑप्टिकल फंक्शनल डिव्हाइसमधील टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर सामग्रीच्या संशोधनास प्रोत्साहन देण्यासाठी विशिष्ट भूमिका बजावते.