據《自然·納(na)米(mi)技術》報道,美國科(ke)學家研(yan)制出世界上最薄的(de)光學裝置——一(yi)種只有(you)3個原子厚的(de)波(bo)導。此項(xiang)研(yan)究(jiu)成果可(ke)將現(xian)有(you)光學器(qi)件的(de)尺(chi)寸(cun)縮小幾個數量(liang)級,或帶來更高密度、更高容量(liang)的(de)光子芯片。
加州大學圣地亞(ya)哥分校研制(zhi)的這款新(xin)型波(bo)導(dao),厚度(du)約(yue)為6埃(ai)米(1埃(ai)米=10-10米),比(bi)典型光纖(xian)薄1萬(wan)倍(bei),比(bi)集成光子(zi)電路中的片上光波(bo)導(dao)薄約(yue)500倍(bei)。波(bo)導(dao)由懸浮在硅框架上的二硫化鎢(wu)單(dan)層(ceng)(ceng)(兩(liang)層(ceng)(ceng)硫原(yuan)(yuan)子(zi)中間夾(jia)一層(ceng)(ceng)鎢(wu)原(yuan)(yuan)子(zi))組成,單(dan)層(ceng)(ceng)由一系列納米孔圖案形成光子(zi)晶體。
這種(zhong)單(dan)層晶體的(de)特殊之(zhi)處在于,其在室溫下(xia)可支持(chi)被稱為激子的(de)電子—空穴對。這些激子產生強烈的(de)光學響應(ying),使(shi)晶體的(de)折射率大約是圍繞(rao)其表(biao)面(mian)的(de)空氣折射率的(de)4倍。相(xiang)比之(zhi)下(xia),具(ju)有相(xiang)同(tong)厚度的(de)另(ling)一種(zhong)材料(liao)不具(ju)備如此高的(de)折射率。當(dang)光線通過晶體傳(chuan)播時,它會被內(nei)(nei)部捕獲并通過全內(nei)(nei)反射沿著平面(mian)傳(chuan)導。該波導的(de)另(ling)一個特征是,可在可見(jian)光譜中傳(chuan)導光。
蝕刻到晶(jing)體(ti)中(zhong)(zhong)的納(na)米孔允(yun)許(xu)一(yi)些光垂(chui)直于平(ping)面(mian)散射,從而得以(yi)觀察和探測。這個孔陣列產生(sheng)的周期性(xing)結構,使(shi)晶(jing)體(ti)還(huan)能作為諧(xie)振(zhen)器(qi)。該系(xi)統(tong)不僅可以(yi)共振(zhen)地增強(qiang)光物質相(xiang)互作用,還(huan)可作為二階光柵耦合器(qi)將(jiang)光耦合到光波導中(zhong)(zhong)。
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