光學(xué)共振腔在光調(diào)控、光-物質(zhì)相互作用、光通信、光子集成等方面具有重要應(yīng)用。如何實(shí)現(xiàn)超薄光學(xué)共振腔一直是研究者關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。光學(xué)共振腔的尺寸主要取決于材料光學(xué)性質(zhì)和工作波長(zhǎng)。作為新興信息材料，三維拓?fù)浣^緣體 (TI）材料不僅擁有良好的電學(xué)特性，而且展現(xiàn)出優(yōu)異的光學(xué)特性，例如：高折射率、高非線性光學(xué)系數(shù)、寬工作譜范圍、易集成及可調(diào)諧等，在集成光電子、光子器件等方面具有重要應(yīng)用前景。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，西北工業(yè)大學(xué)趙建林教授、陸華教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了拓?fù)浣^緣體材料光學(xué)共振及其耦合特性研究，利用制備的碲化鉍（Bi?Te?）拓?fù)浣^緣體納米薄膜，獲得了近紅外波段超薄光學(xué)共振腔，并將其與光子晶體相集成，實(shí)現(xiàn)了光通信波段類電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)的產(chǎn)生。

這項(xiàng)研究成果以“λ/20-Thick cavity for mimicking electromagnetically induced transparency at telecommunication wavelengths”為題發(fā)表在國(guó)際光學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Advanced Photonics上。

Bi?Te?拓?fù)浣^緣體在光通信波段具有大于6的超高折射率，其遠(yuǎn)高于硅、鍺等傳統(tǒng)材料折射率（硅、鍺的折射率分別約為3.47、4.27 @ 1550 nm），研究團(tuán)隊(duì)提出了利用Bi?Te?拓?fù)浣^緣體實(shí)現(xiàn)超薄光學(xué)共振腔的新思路。他們采用磁控濺射技術(shù)制備出大面積、平坦的Bi?Te?薄膜，并將其與金屬薄膜有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了超薄光學(xué)共振腔（波長(zhǎng)的二十分之一）和高效的近紅外共振光吸收，如圖1所示。

圖1 超薄光學(xué)共振腔及其與光子晶體相集成的結(jié)構(gòu)和光譜響應(yīng)

研究人員將Bi?Te?超薄光學(xué)腔與一維光子晶體相集成，觀測(cè)到了反常的類電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)，并揭示了該效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理，如圖2和圖3所示。相關(guān)結(jié)果為超薄光學(xué)腔、微結(jié)構(gòu)光譜調(diào)控及光電功能器件的實(shí)現(xiàn)開(kāi)辟了新途徑。

圖2 Bi?Te?拓?fù)浣^緣體的材料特性和光學(xué)常數(shù)

圖3 與 拓?fù)浣^緣體厚度有關(guān)的納米空腔共振和誘導(dǎo)透明度

這項(xiàng)研究第一作者為西北工業(yè)大學(xué)陸華教授，通訊作者為西北工業(yè)大學(xué)趙建林教授、陸華教授。陸華教授近年來(lái)圍繞微納光子學(xué)等領(lǐng)域開(kāi)展了大量前沿研究工作，目前已在Light Sci. Appl.、Adv. Photon.、Laser Photon. Rev.等主流光學(xué)期刊上發(fā)表第一/通訊作者論文50余篇（SCI他引近3000次），近四年連續(xù)入選愛(ài)思唯爾中國(guó)高被引學(xué)者。這項(xiàng)工作為其近期的代表性成果之一。

論文鏈接：

http://dx.doi.org/10.1117/1.AP.6.3.036001