ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ബാൻഡ്, അൾട്രാ-തിൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്റർ

ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ബാൻഡ്, അൾട്രാ-തിൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്റർ
ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്ററുകൾക്ക് പരിമിതമായ സ്ഥലത്ത് പ്രകാശ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യം പ്രാദേശികവൽക്കരിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ പ്രകാശ-ദ്രവ്യ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൽ പ്രധാനപ്പെട്ട പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്,ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയം, ഒപ്റ്റിക്കൽ സെൻസിംഗ്, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻ്റഗ്രേഷൻ. റെസൊണേറ്ററിൻ്റെ വലുപ്പം പ്രധാനമായും മെറ്റീരിയൽ സവിശേഷതകളെയും പ്രവർത്തന തരംഗദൈർഘ്യത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന്, സമീപ ഇൻഫ്രാറെഡ് ബാൻഡിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന സിലിക്കൺ റെസൊണേറ്ററുകൾക്ക് സാധാരണയായി നൂറുകണക്കിന് നാനോമീറ്ററുകളും അതിനുമുകളിലും ഉള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഘടനകൾ ആവശ്യമാണ്. സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ഘടനാപരമായ വർണ്ണം, ഹോളോഗ്രാഫിക് ഇമേജിംഗ്, ലൈറ്റ് ഫീൽഡ് റെഗുലേഷൻ, ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയിലെ സാധ്യതയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ കാരണം അൾട്രാ-തിൻ പ്ലാനർ ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്ററുകൾ വളരെയധികം ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു. പ്ലാനർ റെസൊണേറ്ററുകളുടെ കനം എങ്ങനെ കുറയ്ക്കാം എന്നത് ഗവേഷകർ നേരിടുന്ന ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള പ്രശ്നങ്ങളിലൊന്നാണ്.
പരമ്പരാഗത അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, 3D ടോപ്പോളജിക്കൽ ഇൻസുലേറ്ററുകൾ (ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡ്, ആൻ്റിമണി ടെല്ലുറൈഡ്, ബിസ്മത്ത് സെലിനൈഡ് മുതലായവ) ടോപ്പോളജിക്കൽ സംരക്ഷിത ലോഹ ഉപരിതല അവസ്ഥകളും ഇൻസുലേറ്റർ അവസ്ഥകളും ഉള്ള പുതിയ വിവര സാമഗ്രികളാണ്. ഉപരിതല അവസ്ഥ സമയ വിപരീതത്തിൻ്റെ സമമിതിയാൽ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ അതിൻ്റെ ഇലക്ട്രോണുകൾ കാന്തികേതര മാലിന്യങ്ങളാൽ ചിതറിക്കിടക്കുന്നില്ല, ഇതിന് ലോ-പവർ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിലും സ്പിൻട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിലും പ്രധാന പ്രയോഗ സാധ്യതകളുണ്ട്. അതേ സമയം, ടോപ്പോളജിക്കൽ ഇൻസുലേറ്റർ മെറ്റീരിയലുകളും ഉയർന്ന റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സ്, വലിയ നോൺ ലീനിയർ പോലുള്ള മികച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങളും കാണിക്കുന്നുഒപ്റ്റിക്കൽകോഫിഫിഷ്യൻ്റ്, വൈഡ് വർക്കിംഗ് സ്പെക്‌ട്രം ശ്രേണി, ട്യൂണബിലിറ്റി, എളുപ്പത്തിലുള്ള സംയോജനം മുതലായവ.ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ.
വലിയ വിസ്തൃതിയിൽ വളരുന്ന ബിസ്മത്ത് ടെല്ലൂറൈഡ് ടോപ്പോളജിക്കൽ ഇൻസുലേറ്റർ നാനോഫിലിമുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അൾട്രാ-നേർത്ത ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്ററുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു രീതി ചൈനയിലെ ഒരു ഗവേഷക സംഘം നിർദ്ദേശിച്ചു. ഒപ്റ്റിക്കൽ അറയിൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് ബാൻഡിൽ വ്യക്തമായ അനുരണന സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ കാണിക്കുന്നു. ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡിന് ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ബാൻഡിൽ 6-ൽ കൂടുതൽ റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്‌സ് ഉണ്ട് (സിലിക്കൺ, ജെർമേനിയം തുടങ്ങിയ പരമ്പരാഗത ഉയർന്ന റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്‌സ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികയേക്കാൾ ഉയർന്നതാണ്), അതിനാൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ അറയുടെ കനം അനുരണനത്തിൻ്റെ ഇരുപതിലൊന്നിൽ എത്തും. തരംഗദൈർഘ്യം. അതേ സമയം, ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്റർ ഒരു ഏകമാന ഫോട്ടോണിക് ക്രിസ്റ്റലിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ബാൻഡിൽ ഒരു പുതിയ വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രേരിത സുതാര്യത പ്രഭാവം നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ടാം പ്ലാസ്മോണുമായി റെസൊണേറ്ററിനെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതും അതിൻ്റെ വിനാശകരമായ ഇടപെടലും മൂലമാണ്. . ഈ ഇഫക്റ്റിൻ്റെ സ്പെക്ട്രൽ പ്രതികരണം ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്ററിൻ്റെ കനത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ആംബിയൻ്റ് റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്‌സിൻ്റെ മാറ്റത്തിന് കരുത്തുറ്റതുമാണ്. അൾട്രാത്തിൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റി, ടോപ്പോളജിക്കൽ ഇൻസുലേറ്റർ മെറ്റീരിയൽ സ്പെക്ട്രം റെഗുലേഷൻ, ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുടെ യാഥാർത്ഥ്യത്തിന് ഈ സൃഷ്ടി ഒരു പുതിയ വഴി തുറക്കുന്നു.
FIG-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ. 1a, 1b എന്നിവയിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്റർ പ്രധാനമായും ബിസ്മത്ത് ടെല്ലൂറൈഡ് ടോപ്പോളജിക്കൽ ഇൻസുലേറ്ററും സിൽവർ നാനോഫിലിമുകളും ചേർന്നതാണ്. മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ് വഴി തയ്യാറാക്കിയ ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡ് നാനോഫിലിമുകൾക്ക് വലിയ വിസ്തൃതിയും നല്ല പരന്നതുമുണ്ട്. ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡിൻ്റെയും സിൽവർ ഫിലിമുകളുടെയും കനം യഥാക്രമം 42 nm ഉം 30 nm ഉം ആയിരിക്കുമ്പോൾ, ഒപ്റ്റിക്കൽ അറ 1100~1800 nm ബാൻഡിൽ ശക്തമായ അനുരണന ആഗിരണത്തെ പ്രകടമാക്കുന്നു (ചിത്രം 1c). ഗവേഷകർ ഈ ഒപ്റ്റിക്കൽ അറയെ Ta2O5 (182 nm), SiO2 (260 nm) പാളികളുടെ (ചിത്രം 1e) ഒന്നിടവിട്ട സ്റ്റാക്കുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഫോട്ടോണിക് ക്രിസ്റ്റലിലേക്ക് സംയോജിപ്പിച്ചപ്പോൾ, യഥാർത്ഥ അനുരണന കൊടുമുടിക്ക് സമീപം ഒരു പ്രത്യേക ആഗിരണം താഴ്വര (ചിത്രം 1f) പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു. 1550 nm), ഇത് ആറ്റോമിക് സിസ്റ്റങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്ന വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രേരിത സുതാര്യത പ്രഭാവത്തിന് സമാനമാണ്.

ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിയും എലിപ്സോമെട്രിയുമാണ് ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡ് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ സവിശേഷത. അത്തിപ്പഴം. 2a-2c ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോഗ്രാഫുകളും (ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ഇമേജുകളും) ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡ് നാനോഫിലിമുകളുടെ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഇലക്ട്രോൺ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേണുകളും കാണിക്കുന്നു. തയ്യാറാക്കിയ ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡ് നാനോഫിലിമുകൾ പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ പദാർത്ഥങ്ങളാണെന്നും പ്രധാന വളർച്ചാ ഓറിയൻ്റേഷൻ (015) ക്രിസ്റ്റൽ തലമാണെന്നും ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും. ചിത്രം 2d-2f, എലിപ്‌സോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുന്ന ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡിൻ്റെ സങ്കീർണ്ണമായ റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികയും ഘടിപ്പിച്ച ഉപരിതല അവസ്ഥയും സംസ്ഥാന കോംപ്ലക്സ് റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികയും കാണിക്കുന്നു. ഉപരിതല അവസ്ഥയുടെ വംശനാശ ഗുണകം 230 ~ 1930 nm പരിധിയിലുള്ള റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികയേക്കാൾ വലുതാണെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, ഇത് ലോഹത്തിന് സമാനമായ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ കാണിക്കുന്നു. തരംഗദൈർഘ്യം 1385 nm-ൽ കൂടുതലായിരിക്കുമ്പോൾ ശരീരത്തിൻ്റെ റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചിക 6-ൽ കൂടുതലാണ്, ഇത് ഈ ബാൻഡിലെ സിലിക്കൺ, ജെർമേനിയം, മറ്റ് പരമ്പരാഗത ഉയർന്ന റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സ് മെറ്റീരിയലുകളേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്, ഇത് അൾട്രാ തയ്യാറാക്കുന്നതിന് അടിത്തറയിടുന്നു. -നേർത്ത ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്ററുകൾ. ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ബാൻഡിൽ പതിനായിരക്കണക്കിന് നാനോമീറ്റർ മാത്രം കനമുള്ള ഒരു ടോപ്പോളജിക്കൽ ഇൻസുലേറ്റർ പ്ലാനർ ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റിയുടെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ട ആദ്യ സാക്ഷാത്കാരമാണിതെന്ന് ഗവേഷകർ ചൂണ്ടിക്കാട്ടുന്നു. തുടർന്ന്, അൾട്രാ-നേർത്ത ഒപ്റ്റിക്കൽ അറയുടെ ആഗിരണം സ്പെക്ട്രവും അനുരണന തരംഗദൈർഘ്യവും ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡിൻ്റെ കനം ഉപയോഗിച്ച് അളന്നു. അവസാനമായി, ബിസ്മത്ത് ടെല്ലൂറൈഡ് നാനോകാവിറ്റി/ഫോട്ടോണിക് ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളിലെ വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രേരിത സുതാര്യത സ്പെക്ട്രയിൽ സിൽവർ ഫിലിം കനം ചെലുത്തുന്ന സ്വാധീനം അന്വേഷിക്കുന്നു.

ബിസ്മത്ത് ടെല്ലൂറൈഡ് ടോപ്പോളജിക്കൽ ഇൻസുലേറ്ററുകളുടെ വലിയ വിസ്തീർണ്ണമുള്ള പരന്ന നേർത്ത ഫിലിമുകൾ തയ്യാറാക്കി, സമീപ ഇൻഫ്രാറെഡ് ബാൻഡിലുള്ള ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ അൾട്രാ-ഹൈ റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്‌സ് പ്രയോജനപ്പെടുത്തി, പതിനായിരക്കണക്കിന് നാനോമീറ്ററുകൾ മാത്രം കട്ടിയുള്ള ഒരു പ്ലാനർ ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റി ലഭിക്കും. അൾട്രാ-നേർത്ത ഒപ്റ്റിക്കൽ അറയ്ക്ക് സമീപത്തെ ഇൻഫ്രാറെഡ് ബാൻഡിൽ കാര്യക്ഷമമായ അനുരണന പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ബാൻഡിലെ ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ വികസനത്തിൽ പ്രധാനപ്പെട്ട പ്രയോഗ മൂല്യവുമുണ്ട്. ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ അറയുടെ കനം അനുരണന തരംഗദൈർഘ്യത്തിന് രേഖീയമാണ്, സമാനമായ സിലിക്കൺ, ജെർമേനിയം ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റി എന്നിവയേക്കാൾ ചെറുതാണ്. അതേസമയം, ആറ്റോമിക് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രേരിത സുതാര്യതയ്ക്ക് സമാനമായ അനോമലസ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റ് നേടുന്നതിന് ബിസ്മത്ത് ടെല്ലുറൈഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റി ഫോട്ടോണിക് ക്രിസ്റ്റലുമായി സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് മൈക്രോസ്ട്രക്ചറിൻ്റെ സ്പെക്ട്രം നിയന്ത്രണത്തിന് ഒരു പുതിയ രീതി നൽകുന്നു. ലൈറ്റ് റെഗുലേഷനിലും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫംഗ്ഷണൽ ഉപകരണങ്ങളിലും ടോപ്പോളജിക്കൽ ഇൻസുലേറ്റർ മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗവേഷണം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഈ പഠനം ഒരു നിശ്ചിത പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.