Banda cumarsáide optúil, athshondóir optúil ultra-tanaí

Banda cumarsáide optúil, athshondóir optúil ultra-tanaí
Is féidir le hathshondóirí optúla tonnfhaid shonracha tonnta solais a aimsiú i spás teoranta, agus tá feidhmeanna tábhachtacha acu in idirghníomhaíocht solais-ábhair,cumarsáid optúil, braiteadh optúil, agus comhtháthú optúil. Braitheann méid an athshonadóra go príomha ar shaintréithe an ábhair agus ar an tonnfhad oibriúcháin, mar shampla, is gnách go mbíonn struchtúir optúla de na céadta nanaiméadar agus os a chionn ag teastáil ó athshonadóirí sileacain a oibríonn sa bhanda infridhearg gar. Le blianta beaga anuas, tá aird mhór tarraingthe ag athshonadóirí optúla planáracha ultra-thanaí mar gheall ar a n-iarratais fhéideartha i ndath struchtúrach, íomháú holografach, rialáil réimse solais agus gléasanna optúla leictreonacha. Tá sé ar cheann de na fadhbanna deacra atá roimh thaighdeoirí conas tiús athshonadóirí planáracha a laghdú.
Difriúil ó ábhair leathsheoltóra traidisiúnta, is ábhair faisnéise nua iad inslitheoirí toipeolaíocha 3T (amhail biosmat teallúiríd, antamóin teallúiríd, biosmat seiléiníd, etc.) a bhfuil stáit dhromchla miotail agus stáit inslitheora cosanta go toipeolaíoch acu. Tá an stát dromchla cosanta ag siméadracht inbhéartaithe ama, agus ní scaipeann a leictreoin ag eisíontais neamh-mhaighnéadacha, rud a bhfuil ionchais thábhachtacha feidhme aige i ríomhaireacht chandamach ísealchumhachta agus i bhfeistí spintronic. Ag an am céanna, taispeánann ábhair inslitheoirí toipeolaíocha airíonna optúla den scoth freisin, amhail innéacs athraonta ard, neamhlíneach mór.optúilcomhéifeacht, raon speictrim oibre leathan, inchoigeartaitheacht, comhtháthú éasca, etc., a sholáthraíonn ardán nua chun rialáil solais a bhaint amach agusgléasanna optúlaictreonacha.
Tá modh molta ag foireann taighde sa tSín chun athshondóirí optúla ultra-thanaí a mhonarú trí úsáid a bhaint as nana-scannáin inslithe toipeolaíocha biosmat teallúiríde atá ag fás go mór. Taispeánann an cuas optúil tréithe soiléire ionsúcháin athshondais sa bhanda infridhearg gar. Tá innéacs athraonta an-ard ag biosmat teallúiríd de níos mó ná 6 sa bhanda cumarsáide optúil (níos airde ná innéacs athraonta ábhar traidisiúnta ard-innéacs athraonta amhail sileacan agus gearmáiniam), ionas gur féidir le tiús an chuasa optúil an fichiú cuid den tonnfhad athshondais a bhaint amach. Ag an am céanna, déantar an t-athshondóir optúil a thaisceadh ar chriostal fótónach aon-toiseach, agus breathnaítear éifeacht trédhearcachta nua leictreamaighnéadach-spreagtha sa bhanda cumarsáide optúil, atá mar gheall ar chúpláil an athshondóra leis an plasmon Tamm agus a chur isteach millteach. Braitheann freagairt speictreach na héifeachta seo ar thiús an athshondóra optúil agus tá sé láidir d'athrú an innéacs athraonta comhthimpeallaigh. Osclaíonn an obair seo bealach nua chun cuas optúil ultra-thanaí, rialáil speictrim ábhar inslithe toipeolaíoch agus gléasanna optoelectronic a bhaint amach.
Mar a thaispeántar i bhFíor 1a agus 1b, is éard atá san athshondóir optúil den chuid is mó inslitheoir toipeolaíoch teallúiríde biosmat agus nanascannáin airgid. Tá achar mór agus cothrom maith ag na nanascannáin teallúiríde biosmat a ullmhaítear trí spútaradh maighnéadrón. Nuair a bhíonn tiús na scannán teallúiríde biosmat agus airgid 42 nm agus 30 nm, faoi seach, taispeánann an cuas optúil ionsú athshondais láidir sa bhanda 1100~1800 nm (Fíor 1c). Nuair a chomhtháthaigh na taighdeoirí an cuas optúil seo ar chriostal fótónach déanta as cruacha malartacha de shraitheanna Ta2O5 (182 nm) agus SiO2 (260 nm) (Fíor 1e), bhí gleann ionsúcháin ar leith (Fíor 1f) le feiceáil in aice leis an mbuaic ionsúcháin athshondais bhunaidh (~1550 nm), atá cosúil leis an éifeacht trédhearcachta a spreagtar go leictreamaighnéadach a tháirgeann córais adamhacha.

Rinneadh tréithriú ar ábhar teallúiríde biosmat trí mhicreascópacht leictreon tarchurtha agus eilipsmhéadracht. Taispeánann FIG. 2a-2c micreagraif leictreon tarchurtha (íomhánna ardtaifigh) agus patrúin difreactaithe leictreon roghnaithe de nanascannáin teallúiríde biosmat. Is léir ón bhfigiúr gur ábhair pholachriostalach iad na nanascannáin teallúiríde biosmat ullmhaithe, agus gurb é an plána criostail (015) an príomhthreoshuíomh fáis. Taispeánann Fig. 2d-2f innéacs athraonta casta teallúiríde biosmat arna thomhas ag eilipsmhéadar agus an staid dhromchla feistithe agus innéacs athraonta casta an stáit. Léiríonn na torthaí go bhfuil comhéifeacht múchta an stáit dhromchla níos mó ná an t-innéacs athraonta sa raon 230 ~ 1930 nm, rud a léiríonn tréithe cosúil le miotal. Tá innéacs athraonta an choirp níos mó ná 6 nuair a bhíonn an tonnfhad níos mó ná 1385 nm, atá i bhfad níos airde ná innéacs athraonta sileacain, gearmáiniam agus ábhair thraidisiúnta eile le hinnéacs athraonta ard sa bhanda seo, rud a leagann bunús d'ullmhú athshondóirí optúla ultra-tanaí. Tugann na taighdeoirí le fios gurb é seo an chéad tuairisc ar chuas optúil phlánach inslitheora toipeolaíoch le tiús deich nanaiméadar amháin sa bhanda cumarsáide optúil. Ina dhiaidh sin, tomhaiseadh speictream ionsúcháin agus tonnfhad athshondais an chuas optúil ultra-thanaí le tiús teallúiríde biosmat. Ar deireadh, déantar imscrúdú ar éifeacht thiús an scannáin airgid ar speictrim trédhearcachta leictreamaighnéadacha i struchtúir nana-chuas/criostail fhótóineacha teallúiríde biosmat.

Trí scannáin tanaí cothroma mhóra d'inslitheoirí toipeolaíocha biosmat teallúiríde a ullmhú, agus leas a bhaint as innéacs athraonta ultra-ard ábhar biosmat teallúiríde sa bhanda gar-infridhearg, faightear cuas optúil planar le tiús deich nanaiméadar amháin. Is féidir leis an gcuas optúil ultra-thanaí ionsú solais athshondach éifeachtach a bhaint amach sa bhanda gar-infridhearg, agus tá luach feidhme tábhachtach aige i bhforbairt gléasanna optúla leictreonacha sa bhanda cumarsáide optúla. Tá tiús chuas optúil an biosmat teallúiríde líneach leis an tonnfhad athshondach, agus tá sé níos lú ná tiús cuas optúil sileacain agus gearmáiniam comhchosúil. Ag an am céanna, tá cuas optúil biosmat teallúiríde comhtháite le criostal fótónach chun an éifeacht optúil neamhghnách a bhaint amach cosúil leis an trédhearcacht leictreamaighnéadach spreagtha ag an gcóras adamhach, rud a sholáthraíonn modh nua chun rialáil speictrim micreastruchtúir. Tá ról áirithe ag an staidéar seo i gcur chun cinn taighde ar ábhair inslithe toipeolaíocha i rialáil solais agus i ngléasanna feidhmiúla optúla.