只有三個(gè)原子厚！最薄光學(xué)裝置問世

據(jù)最新一期《自然·納米技術(shù)》報(bào)道，美國科學(xué)家研制出世界上最薄的光學(xué)裝置——一種只有3個(gè)原子厚的波導(dǎo)。此項(xiàng)研究成果可將現(xiàn)有光學(xué)器件的尺寸縮小幾個(gè)數(shù)量級，或帶來更高密度、更高容量的光子芯片。

加州大學(xué)圣地亞哥分校研制的這款新型波導(dǎo)，厚度約為6埃米(1埃米=10-10米)，比典型光纖薄1萬倍，比集成光子電路中的片上光波導(dǎo)薄約500倍。波導(dǎo)由懸浮在硅框架上的二硫化鎢單層(兩層硫原子中間夾一層鎢原子)組成，單層由一系列納米孔圖案形成光子晶體。

這種單層晶體的特殊之處在于，其在室溫下可支持被稱為激子的電子—空穴對。這些激子產(chǎn)生強(qiáng)烈的光學(xué)響應(yīng)，使晶體的折射率大約是圍繞其表面的空氣折射率的4倍。相比之下，具有相同厚度的另一種材料不具備如此高的折射率。當(dāng)光線通過晶體傳播時(shí)，它會被內(nèi)部捕獲并通過全內(nèi)反射沿著平面?zhèn)鲗?dǎo)。該波導(dǎo)的另一個(gè)特征是，可在可見光譜中傳導(dǎo)光。

蝕刻到晶體中的納米孔允許一些光垂直于平面散射，從而得以觀察和探測。這個(gè)孔陣列產(chǎn)生的周期性結(jié)構(gòu)，使晶體還能作為諧振器。該系統(tǒng)不僅可以共振地增強(qiáng)光物質(zhì)相互作用，還可作為二階光柵耦合器將光耦合到光波導(dǎo)中。

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