အလင်းဆက်သွယ်ရေး band၊ အလွန်ပါးလွှာသော အလင်းပြန်စက်

အလင်းဆက်သွယ်ရေး band၊ အလွန်ပါးလွှာသော အလင်းပြန်စက်
Optical resonator များသည် ကန့်သတ်ထားသော နေရာတွင် အလင်းလှိုင်းများ၏ သီးခြား wavelength များကို ဒေသအလိုက် သတ်မှတ်နိုင်ပြီး အလင်း-ဒြပ်ထု အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုတွင် အရေးကြီးသော အသုံးချမှုများ ရှိနိုင်သည်။အလင်းပညာ ဆက်သွယ်ရေး, optical sensing နှင့် optical integration။ resonator ၏ အရွယ်အစားသည် အဓိကအားဖြင့် ပစ္စည်းဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် operating wavelength ပေါ်တွင် မူတည်သည်၊ ဥပမာအားဖြင့်၊ near infrared band တွင် လည်ပတ်နေသော silicon resonator များသည် nanometer ရာပေါင်းများစွာနှင့်အထက် optical structure များ လိုအပ်လေ့ရှိသည်။ မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ ultra-thin planar optical resonator များသည် structural color၊ holographic imaging၊ light field regulation နှင့် optoelectronic devices များတွင် ၎င်းတို့၏ အလားအလာရှိသော application များကြောင့် အာရုံစိုက်မှုများစွာ ရရှိခဲ့သည်။ planar resonator များ၏ အထူကို မည်သို့လျှော့ချရမည်ဆိုသည်မှာ သုတေသီများ ရင်ဆိုင်ရသည့် ခက်ခဲသောပြဿနာများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။
ရိုးရာ semiconductor ပစ္စည်းများနှင့်မတူဘဲ၊ 3D topological insulator များ (ဥပမာ bismuth telluride၊ antimony telluride၊ bismuth selenide စသည်) သည် topologically ကာကွယ်ထားသော သတ္တုမျက်နှာပြင်အခြေအနေများနှင့် insulator အခြေအနေများပါရှိသော အချက်အလက်ပစ္စည်းများအသစ်များဖြစ်သည်။ မျက်နှာပြင်အခြေအနေကို time inversion ၏ symmetry ဖြင့်ကာကွယ်ထားပြီး ၎င်း၏အီလက်ထရွန်များသည် non-magnetic မသန့်စင်မှုများကြောင့် ပြန့်ကျဲမနေပါ၊ ၎င်းသည် low-power quantum computing နှင့် spintronic devices များတွင် အရေးကြီးသောအသုံးချမှုအလားအလာများရှိသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ topological insulator ပစ္စည်းများသည်လည်း refractive index မြင့်မားခြင်း၊ ကြီးမားသော nonlinear ကဲ့သို့သော အလွန်ကောင်းမွန်သော optical ဂုဏ်သတ္တိများကို ပြသသည်။အလင်းပညာcoefficient၊ ကျယ်ပြန့်သော အလုပ်လုပ်သည့် spectrum range၊ ချိန်ညှိနိုင်မှု၊ လွယ်ကူစွာ ပေါင်းစပ်နိုင်မှု စသည်တို့သည် အလင်းထိန်းညှိမှုကို အကောင်အထည်ဖော်ရန်အတွက် ပလက်ဖောင်းအသစ်တစ်ခုကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။optoelectronic ကိရိယာများ.
တရုတ်နိုင်ငံရှိ သုတေသနအဖွဲ့တစ်ဖွဲ့သည် ဧရိယာကြီးကြီးမားမားကြီးထွားသော bismuth telluride topological insulator nanofilms များကို အသုံးပြု၍ အလွန်ပါးလွှာသော optical resonator များ ထုတ်လုပ်ရန် နည်းလမ်းတစ်ခုကို အဆိုပြုခဲ့သည်။ optical cavity သည် near infrared band တွင် ထင်ရှားသော resonance absorption လက္ခဏာများကို ပြသသည်။ Bismuth telluride သည် optical communication band တွင် (ဆီလီကွန်နှင့် ဂျာမေနီယမ်ကဲ့သို့သော ရိုးရာ refractive index မြင့်မားသောပစ္စည်းများ၏ refractive index ထက်ပိုမိုမြင့်မားသည်) 6 ထက်ပိုသော အလွန်မြင့်မားသော refractive index ရှိသည်၊ ထို့ကြောင့် optical cavity အထူသည် resonance wavelength ၏ နှစ်ဆယ်ပုံတစ်ပုံအထိ ရောက်ရှိနိုင်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ optical resonator ကို one-dimensional photonic crystal ပေါ်တွင် ထားရှိပြီး resonator နှင့် Tamm plasmon ချိတ်ဆက်မှုနှင့် ၎င်း၏ destructive interference ကြောင့် optical communication band တွင် electromagnetically induced transparency effect အသစ်တစ်ခုကို တွေ့ရှိရသည်။ ဤအကျိုးသက်ရောက်မှု၏ spectral response သည် optical resonator ၏ အထူပေါ်တွင် မူတည်ပြီး ambient refractive index ၏ ပြောင်းလဲမှုကို ခံနိုင်ရည်ရှိသည်။ ဤလုပ်ငန်းသည် ultrathin optical cavity၊ topological insulator material spectrum regulation နှင့် optoelectronic devices များကို အကောင်အထည်ဖော်ရန် နည်းလမ်းအသစ်တစ်ခုကို ဖွင့်လှစ်ပေးပါသည်။
ပုံ ၁က နှင့် ၁ခ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ optical resonator သည် bismuth telluride topological insulator နှင့် silver nanofilms များဖြင့် အဓိကဖွဲ့စည်းထားသည်။ magnetron sputtering ဖြင့်ပြင်ဆင်ထားသော bismuth telluride nanofilms များသည် ဧရိယာကျယ်ဝန်းပြီး ပြားချပ်ချပ်ရှိသည်။ bismuth telluride နှင့် silver films များ၏အထူသည် အသီးသီး 42 nm နှင့် 30 nm ဖြစ်သောအခါ၊ optical cavity သည် 1100~1800 nm band တွင် အားကောင်းသော resonance absorption ကိုပြသသည် (ပုံ ၁ဂ)။ သုတေသီများသည် ဤ optical cavity ကို Ta2O5 (182 nm) နှင့် SiO2 (260 nm) အလွှာများ alternating stack များဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော photonic crystal ပေါ်သို့ ပေါင်းစပ်လိုက်သောအခါ (ပုံ ၁င)၊ မူလ resonant absorption peak (~1550 nm) အနီးတွင် ထင်ရှားသော absorption valley (ပုံ ၁စ) ပေါ်လာပြီး ၎င်းသည် atomic systems များမှထုတ်လုပ်သော electromagnetically induced transparency effect နှင့်ဆင်တူသည်။

ဘစ်စမတ် တယ်လူရိုက် ပစ္စည်းကို ထုတ်လွှင့် အီလက်ထရွန် မိုက်ခရိုစကုပ်နှင့် အယ်လ်လစ်ဆိုမီထရီတို့ဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာပြခဲ့သည်။ ပုံ ၂က-၂ဂ တွင် ထုတ်လွှင့် အီလက်ထရွန် မိုက်ခရိုဂရပ်များ (အရည်အသွေးမြင့် ရုပ်ပုံများ) နှင့် ဘစ်စမတ် တယ်လူရိုက် နာနိုဖလင်များ၏ ရွေးချယ်ထားသော အီလက်ထရွန် ဒစ်ဖရက်ရှင်း ပုံစံများကို ပြသထားသည်။ ပုံမှ ပြင်ဆင်ထားသော ဘစ်စမတ် တယ်လူရိုက် နာနိုဖလင်များသည် polycrystalline ပစ္စည်းများနှင့် အဓိက ကြီးထွားမှု ဦးတည်ချက်မှာ (015) ပုံဆောင်ခဲ မျက်နှာပြင်ဖြစ်ကြောင်း မြင်နိုင်သည်။ ပုံ ၂ဃ-၂ဖ တွင် ellipsometer ဖြင့် တိုင်းတာထားသော ဘစ်စမတ် တယ်လူရိုက်၏ ရှုပ်ထွေးသော အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းနှင့် fitted surface state နှင့် state complex အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းကို ပြသထားသည်။ ရလဒ်များအရ မျက်နှာပြင်အခြေအနေ၏ extinction coefficient သည် 230~1930 nm အကွာအဝေးရှိ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းထက် ပိုမိုများပြားပြီး သတ္တုကဲ့သို့သော ဝိသေသလက္ခဏာများကို ပြသထားသည်။ လှိုင်းအလျား 1385 nm ထက် ပိုများသောအခါ ခန္ဓာကိုယ်၏ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းသည် 6 ထက်ပို၍ရှိပြီး ၎င်းသည် ဤ band ရှိ ဆီလီကွန်၊ ဂျာမေနီယမ်နှင့် အခြားရိုးရာ မြင့်မားသော အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း ပစ္စည်းများ၏ ထက် များစွာပိုမိုမြင့်မားပြီး အလွန်ပါးလွှာသော အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း ပစ္စည်းများကို ပြင်ဆင်ရန် အုတ်မြစ်ချပေးသည်။ သုတေသီများက ၎င်းသည် optical communication band တွင် နာနိုမီတာ ဆယ်ဂဏန်းသာထူသော topological insulator planar optical cavity ကို ပထမဆုံး အကောင်အထည်ဖော်နိုင်ခြင်းဖြစ်ကြောင်း ထောက်ပြကြသည်။ ထို့နောက်တွင်၊ အလွန်ပါးလွှာသော optical cavity ၏ absorption spectrum နှင့် resonance wavelength ကို bismuth telluride ၏အထူဖြင့် တိုင်းတာခဲ့သည်။ နောက်ဆုံးတွင်၊ bismuth telluride nanocavity/photonic crystal structures များတွင် electromagnetically induced transparency spectra များအပေါ် ငွေအလွှာအထူ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။

ဘစ်စမတ် တယ်လူရိုက် တိုပိုလောဂျီ လျှပ်ကာများ၏ ဧရိယာကျယ်သော ပြားချပ်ချပ် ဖလင်များကို ပြင်ဆင်ခြင်းနှင့် အနီအောက်ရောင်ခြည် အနီးအနီအောက်ရောင်ခြည် လှိုင်းအလျားတွင် ဘစ်စမတ် တယ်လူရိုက် ပစ္စည်းများ၏ အလွန်မြင့်မားသော အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းကို အသုံးချခြင်းဖြင့် နာနိုမီတာ ဆယ်ဂဏန်းသာထူသော ပြားချပ်ချပ် အလင်းအခေါင်းပေါက်တစ်ခုကို ရရှိခဲ့သည်။ အလွန်ပါးလွှာသော အလင်းအခေါင်းပေါက်သည် အနီအောက်ရောင်ခြည် လှိုင်းအလျားအနီးတွင် ထိရောက်သော ပဲ့တင်ထပ်အလင်းစုပ်ယူမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ပြီး အလင်းဆက်သွယ်ရေး လှိုင်းအလျားရှိ optoelectronic devices များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးတွင် အရေးကြီးသော အသုံးချမှုတန်ဖိုးရှိသည်။ ဘစ်စမတ် တယ်လူရိုက် တိုပိုလောဂျီ လျှပ်ကာ၏ အထူသည် ပဲ့တင်ထပ်လှိုင်းအလျားနှင့် မျဉ်းဖြောင့်ဖြစ်ပြီး အလားတူ ဆီလီကွန်နှင့် ဂျာမေနီယမ် အလင်းအခေါင်းပေါက်ထက် သေးငယ်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ဘစ်စမတ် တယ်လူရိုက် တိုပိုလောဂျီ လျှပ်ကာကို ဖိုတွန် ပုံဆောင်ခဲနှင့် ပေါင်းစပ်ထားခြင်းဖြင့် အက်တမ်စနစ်၏ လျှပ်စစ်သံလိုက်ဖြင့် လှုံ့ဆော်ပေးသော ပွင့်လင်းမြင်သာမှုနှင့် ဆင်တူသော ပုံမှန်မဟုတ်သော အလင်းအမှောင် အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ရရှိစေပြီး၊ ၎င်းသည် အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖွဲ့စည်းပုံ၏ ရောင်စဉ် ထိန်းညှိမှုအတွက် နည်းလမ်းအသစ်တစ်ခုကို ပံ့ပိုးပေးသည်။ ဤလေ့လာမှုသည် အလင်းထိန်းညှိမှုနှင့် အလင်းလုပ်ဆောင်ချက်ရှိသော devices များတွင် တိုပိုလောဂျီ လျှပ်ကာပစ္စည်းများ သုတေသနကို မြှင့်တင်ရာတွင် အခန်းကဏ္ဍတစ်ခုမှ ပါဝင်သည်။