অপটিক্যাল কমিউনিকেশন ব্যান্ড, অতি-পাতলা অপটিক্যাল রেজোনেটর

অপটিক্যাল কমিউনিকেশন ব্যান্ড, অতি-পাতলা অপটিক্যাল রেজোনেটর
অপটিক্যাল রেজোনেটরগুলি সীমিত স্থানে আলোক তরঙ্গের নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে স্থানীয়করণ করতে পারে এবং আলোক-বস্তুর মিথস্ক্রিয়ায় গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ করতে পারে,অপটিক্যাল যোগাযোগ, অপটিক্যাল সেন্সিং এবং অপটিক্যাল ইন্টিগ্রেশন। রেজোনেটরের আকার মূলত উপাদানের বৈশিষ্ট্য এবং অপারেটিং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে, উদাহরণস্বরূপ, কাছাকাছি ইনফ্রারেড ব্যান্ডে কাজ করা সিলিকন রেজোনেটরের জন্য সাধারণত শত শত ন্যানোমিটার এবং তার বেশি অপটিক্যাল কাঠামোর প্রয়োজন হয়। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, স্ট্রাকচারাল রঙ, হলোগ্রাফিক ইমেজিং, আলোক ক্ষেত্র নিয়ন্ত্রণ এবং অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসে তাদের সম্ভাব্য প্রয়োগের কারণে অতি-পাতলা প্ল্যানার অপটিক্যাল রেজোনেটরগুলি অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। প্ল্যানার রেজোনেটরের পুরুত্ব কীভাবে কমানো যায় তা গবেষকদের মুখোমুখি হওয়া কঠিন সমস্যাগুলির মধ্যে একটি।
ঐতিহ্যবাহী অর্ধপরিবাহী উপকরণ থেকে ভিন্ন, 3D টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর (যেমন বিসমাথ টেলুরাইড, অ্যান্টিমনি টেলুরাইড, বিসমাথ সেলেনাইড, ইত্যাদি) হল নতুন তথ্য উপকরণ যার টপোলজিক্যালি সুরক্ষিত ধাতব পৃষ্ঠের অবস্থা এবং অন্তরক অবস্থা রয়েছে। পৃষ্ঠের অবস্থা সময়ের বিপরীতের প্রতিসাম্য দ্বারা সুরক্ষিত থাকে এবং এর ইলেকট্রনগুলি অ-চৌম্বকীয় অমেধ্য দ্বারা ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকে না, যা কম-শক্তির কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং স্পিনট্রনিক ডিভাইসে গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগের সম্ভাবনা রাখে। একই সময়ে, টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর উপকরণগুলিও চমৎকার অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য দেখায়, যেমন উচ্চ প্রতিসরাঙ্ক, বৃহৎ অরৈখিকঅপটিক্যালসহগ, বিস্তৃত কর্মক্ষম বর্ণালী পরিসর, সুরকরণযোগ্যতা, সহজ ইন্টিগ্রেশন ইত্যাদি, যা আলোক নিয়ন্ত্রণ বাস্তবায়নের জন্য একটি নতুন প্ল্যাটফর্ম প্রদান করে এবংঅপটোইলেকট্রনিক ডিভাইস.
চীনের একটি গবেষণা দল বৃহৎ এলাকা ক্রমবর্ধমান বিসমাথ টেলুরাইড টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর ন্যানোফিল্ম ব্যবহার করে অতি-পাতলা অপটিক্যাল রেজোনেটর তৈরির জন্য একটি পদ্ধতি প্রস্তাব করেছে। অপটিক্যাল ক্যাভিটি কাছাকাছি ইনফ্রারেড ব্যান্ডে স্পষ্ট অনুরণন শোষণ বৈশিষ্ট্য দেখায়। বিসমাথ টেলুরাইডের অপটিক্যাল কমিউনিকেশন ব্যান্ডে 6 এরও বেশি প্রতিসরাঙ্ক রয়েছে (সিলিকন এবং জার্মেনিয়ামের মতো ঐতিহ্যবাহী উচ্চ প্রতিসরাঙ্ক সূচক উপকরণের প্রতিসরাঙ্কের চেয়ে বেশি), যাতে অপটিক্যাল ক্যাভিটির পুরুত্ব অনুরণন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের এক-বিশতমাংশে পৌঁছাতে পারে। একই সময়ে, অপটিক্যাল রেজোনেটরটি এক-মাত্রিক ফোটোনিক স্ফটিকের উপর জমা হয় এবং অপটিক্যাল কমিউনিকেশন ব্যান্ডে একটি নতুন তড়িৎ চৌম্বকীয়ভাবে প্ররোচিত স্বচ্ছতা প্রভাব পরিলক্ষিত হয়, যা ট্যাম প্লাজমনের সাথে অনুরণনের সংযোগ এবং এর ধ্বংসাত্মক হস্তক্ষেপের কারণে ঘটে। এই প্রভাবের বর্ণালী প্রতিক্রিয়া অপটিক্যাল রেজোনেটরের পুরুত্বের উপর নির্ভর করে এবং পরিবেষ্টিত প্রতিসরাঙ্কের পরিবর্তনের জন্য শক্তিশালী। এই কাজটি অতিপাতলা অপটিক্যাল ক্যাভিটি, টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর উপাদান বর্ণালী নিয়ন্ত্রণ এবং অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলির বাস্তবায়নের জন্য একটি নতুন পথ উন্মুক্ত করে।
চিত্র ১ক এবং ১খ-এ দেখানো হয়েছে, অপটিক্যাল রেজোনেটরটি মূলত একটি বিসমাথ টেলুরাইড টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর এবং সিলভার ন্যানোফিল্ম দিয়ে তৈরি। ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং দ্বারা প্রস্তুত বিসমাথ টেলুরাইড ন্যানোফিল্মগুলির বৃহৎ ক্ষেত্র এবং ভাল সমতলতা রয়েছে। যখন বিসমাথ টেলুরাইড এবং সিলভার ফিল্মের পুরুত্ব যথাক্রমে ৪২ এনএম এবং ৩০ এনএম হয়, তখন অপটিক্যাল গহ্বরটি ১১০০~১৮০০ এনএম ব্যান্ডে শক্তিশালী অনুরণন শোষণ প্রদর্শন করে (চিত্র ১সি)। গবেষকরা যখন এই অপটিক্যাল গহ্বরটিকে Ta2O5 (১৮২ এনএম) এবং SiO2 (২৬০ এনএম) স্তরের (চিত্র ১ই) পর্যায়ক্রমে তৈরি একটি ফোটোনিক স্ফটিকের সাথে একীভূত করেন, তখন মূল অনুরণন শোষণ শিখরের (~১৫৫০ এনএম) কাছে একটি স্বতন্ত্র শোষণ উপত্যকা (চিত্র ১ফ) উপস্থিত হয়, যা পারমাণবিক সিস্টেম দ্বারা উত্পাদিত তড়িৎ চৌম্বকীয়ভাবে প্ররোচিত স্বচ্ছতা প্রভাবের অনুরূপ।

বিসমাথ টেলুরাইড উপাদানটি ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি এবং এলিপসোমেট্রি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছিল। চিত্র 2a-2c ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোগ্রাফ (উচ্চ-রেজোলিউশন চিত্র) এবং বিসমাথ টেলুরাইড ন্যানোফিল্মের নির্বাচিত ইলেকট্রন বিবর্তন প্যাটার্ন দেখায়। চিত্র থেকে দেখা যায় যে প্রস্তুত বিসমাথ টেলুরাইড ন্যানোফিল্মগুলি হল পলিক্রিস্টালাইন উপাদান, এবং প্রধান বৃদ্ধির দিক হল (015) স্ফটিক সমতল। চিত্র 2d-2f এলিপসোমিটার দ্বারা পরিমাপ করা বিসমাথ টেলুরাইডের জটিল প্রতিসরাঙ্ক এবং লাগানো পৃষ্ঠের অবস্থা এবং অবস্থা জটিল প্রতিসরাঙ্ক দেখায়। ফলাফলগুলি দেখায় যে পৃষ্ঠের অবস্থার বিলুপ্তি সহগ 230~1930 nm পরিসরে প্রতিসরাঙ্কের চেয়ে বেশি, যা ধাতুর মতো বৈশিষ্ট্য দেখায়। ১৩৮৫ ন্যানোমিটারের বেশি তরঙ্গদৈর্ঘ্য হলে শরীরের প্রতিসরাঙ্ক ৬-এর বেশি হয়, যা এই ব্যান্ডের সিলিকন, জার্মেনিয়াম এবং অন্যান্য ঐতিহ্যবাহী উচ্চ-প্রতিসরাঙ্ক উপাদানের তুলনায় অনেক বেশি, যা অতি-পাতলা অপটিক্যাল রেজোনেটর তৈরির ভিত্তি তৈরি করে। গবেষকরা উল্লেখ করেছেন যে এটি অপটিক্যাল কমিউনিকেশন ব্যান্ডে মাত্র দশ ন্যানোমিটার পুরুত্বের একটি টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর প্ল্যানার অপটিক্যাল ক্যাভিটির প্রথম রিপোর্ট করা উপলব্ধি। পরবর্তীকালে, অতি-পাতলা অপটিক্যাল ক্যাভিটির শোষণ বর্ণালী এবং অনুরণন তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিসমাথ টেলুরাইডের পুরুত্ব দিয়ে পরিমাপ করা হয়েছিল। অবশেষে, বিসমাথ টেলুরাইড ন্যানোক্যাভিটি/ফোটোনিক স্ফটিক কাঠামোতে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিকভাবে প্ররোচিত স্বচ্ছতা বর্ণালীর উপর রূপালী ফিল্মের পুরুত্বের প্রভাব তদন্ত করা হয়।

বিসমাথ টেলুরাইড টপোলজিক্যাল ইনসুলেটরের বৃহৎ এলাকা সমতল পাতলা ফিল্ম তৈরি করে এবং কাছাকাছি ইনফ্রারেড ব্যান্ডে বিসমাথ টেলুরাইড উপকরণের অতি-উচ্চ প্রতিসরাঙ্কের সুবিধা গ্রহণ করে, মাত্র দশ ন্যানোমিটার পুরুত্বের একটি সমতল অপটিক্যাল গহ্বর পাওয়া যায়। অতি-পাতলা অপটিক্যাল গহ্বরটি কাছাকাছি ইনফ্রারেড ব্যান্ডে দক্ষ অনুরণিত আলো শোষণ অর্জন করতে পারে এবং অপটিক্যাল যোগাযোগ ব্যান্ডে অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসের বিকাশে গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ মূল্য রয়েছে। বিসমাথ টেলুরাইড অপটিক্যাল গহ্বরের পুরুত্ব অনুরণিত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে রৈখিক এবং অনুরূপ সিলিকন এবং জার্মেনিয়াম অপটিক্যাল গহ্বরের চেয়ে ছোট। একই সময়ে, বিসমাথ টেলুরাইড অপটিক্যাল গহ্বরটি পারমাণবিক সিস্টেমের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিকভাবে প্ররোচিত স্বচ্ছতার অনুরূপ অস্বাভাবিক অপটিক্যাল প্রভাব অর্জনের জন্য ফোটোনিক স্ফটিকের সাথে একত্রিত করা হয়, যা মাইক্রোস্ট্রাকচারের বর্ণালী নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি নতুন পদ্ধতি প্রদান করে। এই গবেষণাটি আলো নিয়ন্ত্রণ এবং অপটিক্যাল কার্যকরী ডিভাইসগুলিতে টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর উপকরণগুলির গবেষণা প্রচারে একটি নির্দিষ্ট ভূমিকা পালন করে।