據《自然(ran)·納(na)米技術》報道,美國科學(xue)家(jia)研(yan)制出世界上最薄(bo)的光(guang)學(xue)裝置——一種只有3個(ge)(ge)原子厚的波導。此項研(yan)究(jiu)成果可將現有光(guang)學(xue)器(qi)件的尺(chi)寸縮小幾個(ge)(ge)數量級,或帶來(lai)更高密度、更高容量的光(guang)子芯片。
加(jia)州大學圣地亞哥分校研(yan)制的(de)這款新型(xing)波導,厚度約(yue)為6埃米(1埃米=10-10米),比典(dian)型(xing)光纖(xian)薄(bo)1萬倍,比集成光子(zi)電路中(zhong)的(de)片上(shang)(shang)光波導薄(bo)約(yue)500倍。波導由懸(xuan)浮(fu)在硅(gui)框架上(shang)(shang)的(de)二硫化鎢單層(ceng)(兩層(ceng)硫原(yuan)子(zi)中(zhong)間(jian)夾一(yi)層(ceng)鎢原(yuan)子(zi))組成,單層(ceng)由一(yi)系列納米孔圖(tu)案(an)形成光子(zi)晶體。
這種單(dan)層(ceng)晶(jing)體的(de)(de)(de)(de)特(te)殊之(zhi)處在于,其(qi)在室溫(wen)下(xia)可支(zhi)持被(bei)稱為激(ji)子(zi)的(de)(de)(de)(de)電子(zi)—空穴對。這些激(ji)子(zi)產生強烈的(de)(de)(de)(de)光(guang)學響應,使(shi)晶(jing)體的(de)(de)(de)(de)折(zhe)射(she)率(lv)(lv)大約是圍(wei)繞其(qi)表面的(de)(de)(de)(de)空氣(qi)折(zhe)射(she)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)4倍(bei)。相比之(zhi)下(xia),具有相同厚度的(de)(de)(de)(de)另一種材料不具備(bei)如此高的(de)(de)(de)(de)折(zhe)射(she)率(lv)(lv)。當光(guang)線通(tong)過(guo)晶(jing)體傳(chuan)(chuan)播時,它會被(bei)內部捕獲并通(tong)過(guo)全內反(fan)射(she)沿著平面傳(chuan)(chuan)導。該波導的(de)(de)(de)(de)另一個特(te)征是,可在可見光(guang)譜中傳(chuan)(chuan)導光(guang)。
蝕刻到晶體(ti)中(zhong)(zhong)的納米(mi)孔(kong)允許一些光垂直于平面散射(she),從(cong)而得以觀察(cha)和探(tan)測(ce)。這(zhe)個(ge)孔(kong)陣(zhen)列產生的周期性結(jie)構,使晶體(ti)還能(neng)作為(wei)諧振器。該系統不僅可(ke)以共振地增強光物(wu)質(zhi)相(xiang)互(hu)作用,還可(ke)作為(wei)二階(jie)光柵(zha)耦合(he)器將光耦合(he)到光波導(dao)中(zhong)(zhong)。
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