據《自然(ran)·納米技術》報道,美(mei)國(guo)科學家(jia)研制出世界(jie)上最薄的(de)光學裝(zhuang)置——一種只有(you)3個原(yuan)子厚(hou)的(de)波導。此項研究成果可將現有(you)光學器件(jian)的(de)尺寸(cun)縮小幾個數量級,或帶來更高密度(du)、更高容量的(de)光子芯片。
加州大學(xue)圣地亞(ya)哥(ge)分校研制的(de)這款新型波導(dao),厚度約(yue)為(wei)6埃(ai)米(1埃(ai)米=10-10米),比典型光纖薄1萬倍,比集成光子電路中的(de)片上光波導(dao)薄約(yue)500倍。波導(dao)由懸浮在硅(gui)框架上的(de)二硫化鎢單層(ceng)(兩層(ceng)硫原(yuan)子中間夾一(yi)(yi)層(ceng)鎢原(yuan)子)組成,單層(ceng)由一(yi)(yi)系列納米孔圖案(an)形成光子晶體。
這種單層晶(jing)體的(de)(de)(de)特(te)殊(shu)之處(chu)在于,其在室溫下可(ke)支(zhi)持被稱為激(ji)子(zi)的(de)(de)(de)電子(zi)—空穴(xue)對。這些激(ji)子(zi)產生強烈(lie)的(de)(de)(de)光學響應,使晶(jing)體的(de)(de)(de)折(zhe)射率(lv)大約是(shi)圍(wei)繞其表(biao)面的(de)(de)(de)空氣折(zhe)射率(lv)的(de)(de)(de)4倍。相(xiang)比之下,具(ju)有相(xiang)同厚度(du)的(de)(de)(de)另一種材料(liao)不具(ju)備如此高(gao)的(de)(de)(de)折(zhe)射率(lv)。當光線通(tong)過晶(jing)體傳(chuan)播時,它(ta)會(hui)被內部捕獲并通(tong)過全內反射沿著平面傳(chuan)導。該波(bo)導的(de)(de)(de)另一個特(te)征是(shi),可(ke)在可(ke)見光譜中傳(chuan)導光。
蝕刻到(dao)晶體(ti)中的納米孔(kong)允許(xu)一些光垂(chui)直(zhi)于平面散射,從而得以觀察(cha)和探測。這個孔(kong)陣(zhen)列產生的周期性結構,使晶體(ti)還(huan)能作為(wei)諧(xie)振器(qi)。該系統不(bu)僅(jin)可以共振地增強光物質相(xiang)互作用,還(huan)可作為(wei)二階光柵耦合器(qi)將(jiang)光耦合到(dao)光波導中。
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