ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్, అల్ట్రా-సన్నని ఆప్టికల్ రెసొనేటర్

ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్, అల్ట్రా-సన్నని ఆప్టికల్ రెసొనేటర్
ఆప్టికల్ రెసొనేటర్లు పరిమిత ప్రదేశంలో కాంతి తరంగాల యొక్క నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాలను స్థానికీకరించగలవు మరియు తేలికపాటి పరస్పర చర్యలో ముఖ్యమైన అనువర్తనాలను కలిగి ఉంటాయి,ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్, ఆప్టికల్ సెన్సింగ్ మరియు ఆప్టికల్ ఇంటిగ్రేషన్. రెసొనేటర్ యొక్క పరిమాణం ప్రధానంగా భౌతిక లక్షణాలు మరియు ఆపరేటింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది, ఉదాహరణకు, సమీప పరారుణ బ్యాండ్‌లో పనిచేసే సిలికాన్ రెసొనేటర్లు సాధారణంగా వందల నానోమీటర్లు మరియు అంతకంటే ఎక్కువ ఆప్టికల్ నిర్మాణాలు అవసరం. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, స్ట్రక్చరల్ కలర్, హోలోగ్రాఫిక్ ఇమేజింగ్, లైట్ ఫీల్డ్ రెగ్యులేషన్ మరియు ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల్లో అల్ట్రా-సన్నని ప్లానర్ ఆప్టికల్ రెసొనేటర్లు వాటి సంభావ్య అనువర్తనాల కారణంగా చాలా దృష్టిని ఆకర్షించాయి. ప్లానార్ రెసొనేటర్ల మందాన్ని ఎలా తగ్గించాలో పరిశోధకులు ఎదుర్కొంటున్న కష్టమైన సమస్యలలో ఒకటి.
సాంప్రదాయ సెమీకండక్టర్ పదార్థాల నుండి భిన్నంగా, 3 డి టోపోలాజికల్ ఇన్సులేటర్లు (బిస్మత్ టెల్లూరైడ్, యాంటిమోనీ టెల్లరైడ్, బిస్మత్ సెలెనైడ్, మొదలైనవి) టోపోలాజికల్ రక్షిత లోహ ఉపరితల స్థితులు మరియు ఐన్సులేటర్ రాష్ట్రాలతో కొత్త సమాచార పదార్థాలు. ఉపరితల స్థితి సమయ విలోమం యొక్క సమరూపత ద్వారా రక్షించబడుతుంది, మరియు దాని ఎలక్ట్రాన్లు అయస్కాంతేతర మలినాల ద్వారా చెల్లాచెదురుగా ఉండవు, ఇది తక్కువ-శక్తి క్వాంటం కంప్యూటింగ్ మరియు స్పింట్రోనిక్ పరికరాల్లో ముఖ్యమైన అనువర్తన అవకాశాలను కలిగి ఉంది. అదే సమయంలో, టోపోలాజికల్ ఇన్సులేటర్ పదార్థాలు అధిక వక్రీభవన సూచిక, పెద్ద నాన్ లీనియర్ వంటి అద్భుతమైన ఆప్టికల్ లక్షణాలను కూడా చూపుతాయిఆప్టికల్గుణకం, విస్తృత వర్కింగ్ స్పెక్ట్రం పరిధి, ట్యూనబిలిటీ, ఈజీ ఇంటిగ్రేషన్ మొదలైనవి, ఇది కాంతి నియంత్రణ యొక్క సాక్షాత్కారానికి కొత్త వేదికను అందిస్తుంది మరియుఆప్టోఎలెక్ట్రానిక్ పరికరాలు.
చైనాలోని ఒక పరిశోధనా బృందం అల్ట్రా-సన్నని ఆప్టికల్ రెసొనేటర్ల కల్పనకు ఒక పద్ధతిని ప్రతిపాదించింది, పెద్ద ప్రాంతం పెరుగుతున్న బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ టోపోలాజికల్ ఇన్సులేటర్ నానోఫిల్మ్స్ ఉపయోగించడం ద్వారా. ఆప్టికల్ కుహరం సమీప పరారుణ బ్యాండ్‌లో స్పష్టమైన ప్రతిధ్వని శోషణ లక్షణాలను చూపిస్తుంది. ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌లో బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ 6 కంటే ఎక్కువ వక్రీభవన సూచికను కలిగి ఉంది (సాంప్రదాయిక అధిక వక్రీభవన సూచిక పదార్థాలైన సిలికాన్ మరియు జెర్మేనియం వంటి వక్రీభవన సూచిక కంటే ఎక్కువ), తద్వారా ఆప్టికల్ కుహరం మందం రెసొనెన్స్ తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క ఒక-రెండు వంతు చేరుకోవచ్చు. అదే సమయంలో, ఆప్టికల్ రెసొనేటర్ ఒక డైమెన్షనల్ ఫోటోనిక్ క్రిస్టల్‌పై జమ చేయబడుతుంది మరియు ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌లో ఒక నవల విద్యుదయస్కాంత ప్రేరిత పారదర్శకత ప్రభావం గమనించవచ్చు, ఇది టామ్ ప్లాస్మోన్ మరియు దాని విధ్వంసక జోక్యంతో ప్రతిధ్వనించేలా కలపడం వల్ల. ఈ ప్రభావం యొక్క వర్ణపట ప్రతిస్పందన ఆప్టికల్ రెసొనేటర్ యొక్క మందం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు పరిసర వక్రీభవన సూచిక యొక్క మార్పుకు బలంగా ఉంటుంది. ఈ పని అల్ట్రాథిన్ ఆప్టికల్ కుహరం, టోపోలాజికల్ ఇన్సులేటర్ మెటీరియల్ స్పెక్ట్రం రెగ్యులేషన్ మరియు ఆప్టోఎలెక్ట్రానిక్ పరికరాల సాక్షాత్కారానికి కొత్త మార్గాన్ని తెరుస్తుంది.
FIG లో చూపిన విధంగా. 1A మరియు 1B, ఆప్టికల్ రెసొనేటర్ ప్రధానంగా బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ టోపోలాజికల్ ఇన్సులేటర్ మరియు సిల్వర్ నానోఫిల్మ్‌లతో కూడి ఉంటుంది. మాగ్నెట్రాన్ స్పుట్టరింగ్ తయారుచేసిన బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ నానోఫిల్మ్స్ పెద్ద ప్రాంతం మరియు మంచి ఫ్లాట్‌నెస్‌ను కలిగి ఉంటాయి. బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ మరియు సిల్వర్ ఫిల్మ్‌ల మందం వరుసగా 42 ఎన్ఎమ్ మరియు 30 ఎన్ఎమ్ అయినప్పుడు, ఆప్టికల్ కుహరం 1100 ~ 1800 ఎన్ఎమ్ (మూర్తి 1 సి) బృందంలో బలమైన ప్రతిధ్వని శోషణను ప్రదర్శిస్తుంది. పరిశోధకులు ఈ ఆప్టికల్ కుహరాన్ని TA2O5 (182 nm) మరియు SiO2 (260 nm) పొరల (మూర్తి 1E) యొక్క ప్రత్యామ్నాయ స్టాక్‌లతో చేసిన ఫోటోనిక్ క్రిస్టల్‌పై విలీనం చేసినప్పుడు, ఒక ప్రత్యేకమైన శోషణ లోయ (మూర్తి 1F) అసలు ప్రతిధ్వని పీక్ (~ 1550 NM) దగ్గర కనిపించారు, ఇది విద్యుత్తుతో పోలిస్తే, ఇది విద్యుత్తుతో సమానంగా ఉంటుంది.

బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ పదార్థం ట్రాన్స్మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ మరియు ఎలిప్సోమెట్రీ ద్వారా వర్గీకరించబడింది. Fig. 2A-2C ట్రాన్స్మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోగ్రాఫ్‌లు (హై-రిజల్యూషన్ ఇమేజెస్) మరియు బిస్మత్ టెల్లరైడ్ నానోఫిల్మ్‌ల యొక్క ఎంచుకున్న ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ నమూనాలను చూపిస్తుంది. తయారుచేసిన బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ నానోఫిల్మ్‌లు పాలీక్రిస్టలైన్ పదార్థాలు అని బొమ్మ నుండి చూడవచ్చు మరియు ప్రధాన పెరుగుదల ధోరణి (015) క్రిస్టల్ విమానం. ఎలిప్సోమీటర్ మరియు అమర్చిన ఉపరితల స్థితి మరియు రాష్ట్ర సంక్లిష్ట వక్రీభవన సూచిక ద్వారా కొలిచిన బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ యొక్క సంక్లిష్ట వక్రీభవన సూచికను మూర్తి 2 డి -2 ఎఫ్ చూపిస్తుంది. ఉపరితల స్థితి యొక్క విలుప్త గుణకం 230 ~ 1930 nm పరిధిలో వక్రీభవన సూచిక కంటే ఎక్కువగా ఉందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి, ఇది లోహ-లాంటి లక్షణాలను చూపుతుంది. తరంగదైర్ఘ్యం 1385 nm కన్నా ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు శరీరం యొక్క వక్రీభవన సూచిక 6 కంటే ఎక్కువ, ఇది ఈ బ్యాండ్‌లోని సిలికాన్, జెర్మేనియం మరియు ఇతర సాంప్రదాయ హై-రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్ పదార్థాల కంటే చాలా ఎక్కువ, ఇది అల్ట్రా-సన్నని ఆప్టికల్ రెసొనేటర్ల తయారీకి పునాది వేస్తుంది. ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌లో పదుల నానోమీటర్ల మందంతో టోపోలాజికల్ ఇన్సులేటర్ ప్లానార్ ఆప్టికల్ కుహరం యొక్క మొదటి సాక్షాత్కారం ఇది అని పరిశోధకులు అభిప్రాయపడ్డారు. తదనంతరం, అల్ట్రా-సన్నని ఆప్టికల్ కుహరం యొక్క శోషణ స్పెక్ట్రం మరియు ప్రతిధ్వని తరంగదైర్ఘ్యాన్ని బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ యొక్క మందంతో కొలుస్తారు. చివరగా, బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ నానోకావిటీ/ఫోటోనిక్ క్రిస్టల్ నిర్మాణాలలో విద్యుదయస్కాంత ప్రేరిత పారదర్శకత స్పెక్ట్రాపై వెండి చలనచిత్ర మందం యొక్క ప్రభావం పరిశోధించబడుతుంది

బిస్మత్ టెల్లొలాజికల్ ఇన్సులేటర్ల యొక్క పెద్ద ప్రాంతం ఫ్లాట్ సన్నని ఫిల్మ్‌లను తయారు చేయడం ద్వారా మరియు పరారుణ బ్యాండ్‌లోని బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ పదార్థాల యొక్క అల్ట్రా-హై రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్ యొక్క ప్రయోజనాన్ని పొందడం ద్వారా, పదుల నానోమీటర్ల మందంతో ప్లానర్ ఆప్టికల్ కుహరం పొందబడుతుంది. అల్ట్రా-సన్నని ఆప్టికల్ కుహరం సమీప పరారుణ బ్యాండ్‌లో సమర్థవంతమైన ప్రతిధ్వని కాంతి శోషణను గ్రహించగలదు మరియు ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌లో ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల అభివృద్ధిలో ముఖ్యమైన అనువర్తన విలువను కలిగి ఉంటుంది. బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ ఆప్టికల్ కుహరం యొక్క మందం ప్రతిధ్వనించే తరంగదైర్ఘ్యానికి సరళంగా ఉంటుంది మరియు ఇలాంటి సిలికాన్ మరియు జెర్మేనియం ఆప్టికల్ కుహరం కంటే చిన్నది. అదే సమయంలో, బిస్మత్ టెల్లూరైడ్ ఆప్టికల్ కుహరం ఫోటోనిక్ క్రిస్టల్‌తో కలిసిపోతుంది, అణు వ్యవస్థ యొక్క విద్యుదయస్కాంత ప్రేరిత పారదర్శకతకు సమానమైన క్రమరహిత ఆప్టికల్ ప్రభావాన్ని సాధించడానికి, ఇది మైక్రోస్ట్రక్చర్ యొక్క స్పెక్ట్రం నియంత్రణకు కొత్త పద్ధతిని అందిస్తుంది. కాంతి నియంత్రణ మరియు ఆప్టికల్ ఫంక్షనల్ పరికరాల్లో టోపోలాజికల్ ఇన్సులేటర్ పదార్థాల పరిశోధనను ప్రోత్సహించడంలో ఈ అధ్యయనం ఒక నిర్దిష్ట పాత్ర పోషిస్తుంది.