CN110031989A - 量子点光调制器以及包括该量子点光调制器的装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种量子点(QD)光调制器以及包括该QD光调制器的装置。QD光调制器可以包括：含QD层，包括具有发光特性的QD；折射率变化层，与含QD层相邻地布置；以及反射器，布置为面对含QD层。折射率变化层可以包括其中载流子密度变化的载流子密度变化区，并且载流子密度变化区可以与含QD层相邻地布置。含QD层的发光特性可以根据折射率变化层的性质的变化来调制。QD光调制器还可以包括布置在含QD层上的纳米天线结构。

Description

量子点光调制器以及包括该量子点光调制器的装置
技术领域
与示例实施方式一致的装置涉及光调制器以及包括该光调制器的装置。
背景技术
用于改变光的特性(诸如透射/反射、相位、振幅、偏振、强度、路径等)的光学器件用于各种光学装置。已经提出具有各种结构的光调制器以在光学系统中以期望的方法控制以上特性。例如，具有光学各向异性的液晶或使用光阻挡/反射元件的精细机械运动的微机电系统(MEMS)结构可以用于通常的光调制器。这样的光调制器由于驱动方法的特性而具有几毫秒(μs)以上的缓慢操作响应时间。
发明内容
一个或更多个示例实施方式可以提供量子点(QD)光调制器，其可以通过采用QD而以高速度调制光性质。
一个或更多个示例实施方式可以提供QD光调制器，其可以改善光的输入和输出特性(输入/输出耦合特性)。
一个或更多个示例实施方式可以提供包括该QD光调制器的装置。
另外的示例方面和优点将在下面的描述中被部分地阐述，并将部分地从该描述变得明显，或者可以通过实践给出的示例实施方式而掌握。
根据示例实施方式的一方面，一致QD光调制器包括：含QD层，包括具有发光特性的QD；折射率变化层，与含QD层相邻地布置；以及反射器，布置为面对含QD层，其中QD光调制器配置为根据折射率变化层的性质的变化来调制含QD层的发光特性。
折射率变化层可以包括其中载流子密度变化的载流子密度变化区，并且载流子密度变化区可以与含QD层相邻地布置。
折射率变化层可以布置在含QD层和反射器之间。
折射率变化层可以包括透明的导电氧化物和过渡金属氮化物中的至少一种。
QD可以由光波长λ激发，并且折射率变化层可以具有对应于λ/4的整数倍的厚度。
QD光调制器还可以包括向折射率变化层施加电信号的信号施加器件，其中折射率变化层的折射率根据从信号施加器件施加的信号而是可改变的。
含QD层可以包括嵌入在绝缘层中的多个QD。
反射器可以包括金属层。
QD光调制器还可以包括布置在含QD层上的纳米天线结构，并且含QD层和折射率变化层可以布置在反射器和纳米天线结构之间。
含QD层可以布置在折射率变化层和纳米天线结构之间。
纳米天线结构可以直接接触含QD层的一个表面。
纳米天线结构可以包括输出耦合器，该输出耦合器配置为控制从含QD层发射的光的输出特性。
输出耦合器的共振波长区可以与含QD层的发射波长区至少部分地重叠。
纳米天线结构还可以包括与输出耦合器间隔开的输入耦合器。
输入耦合器的共振波长区可以与QD的激发波长区至少部分地重叠。
纳米天线结构可以包括多贴片天线结构或鱼骨天线结构。
纳米天线结构可以包括金属天线、电介质天线和含窄缝结构中的任一个。
含QD层和折射率变化层可以构成堆叠结构。QD光调制器还可以包括提供在该堆叠结构上的带阻反射镜(band-stop mirror)。
QD光调制器还可以在堆叠结构和反射器之间包括光源元件或光波导，该光源元件光学激发含QD层的QD，该光波导引导光以光学激发含QD层的QD。
QD光调制器可以包括多个所述折射率变化层和多个所述含QD层，并且所述多个折射率变化层和所述多个含QD层可以交替地堆叠。
所述多个含QD层中的至少两个可以具有不同的中心发射波长。
所述多个含QD层可以包括第一含QD层和第二含QD层，第一含QD层包括多个第一QD，第二含QD层包括多个第二QD，并且所述多个第一QD和所述多个第二QD可以包括不同的材料和/或具有不同的尺寸。
所述多个折射率变化层中的至少两个可以包括不同的材料或具有不同的载流子密度。
QD光调制器还可以包括布置在反射器和折射率变化层之间的第一电介质层以及布置在折射率变化层和含QD层之间的第二电介质层。
根据另一示例实施方式的一方面，一种光学装置包括量子点(QD)光调制器，该量子点(QD)光调制器包括：含QD层，包括具有发光特性的多个QD；折射率变化层，与含QD层相邻地布置；以及反射器，布置为面对含QD层，其中QD光调制器配置为根据折射率变化层的性质的变化来调制含QD层的发光特性。
附图说明
从以下结合附图对示例实施方式的描述，这些和/或其它的示例方面和优点将变得明显并更易于理解，附图中：
图1是根据一示例实施方式的量子点(QD)光调制器的透视图并用于说明可应用到其的光调制的原理；
图2是示出光致发光(PL)的强度根据施加到图1的QD光调制器的电压的变化而变化的曲线图；
图3是示出折射率变化层的性质根据施加到图1的QD光调制器的电压的变化而变化的曲线图；
图4是示出在量子点的位置处的局域态密度(LDOS)增强光谱如何根据电压的变化而变化的曲线图；
图5是示出量子点的PL强度根据电压的变化而变化的量的测量结果的曲线图；
图6是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图；
图7是图6的透视图；
图8是示出根据另一示例实施方式的在信号施加器件连接到QD光调制器的情况下的示例的剖视图；
图9是示出根据另一示例实施方式的在信号施加器件连接到QD光调制器的情况下的示例的剖视图；
图10示出根据一示例实施方式的可应用于QD光调制器的具有鱼骨结构的纳米天线；
图11示出根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的具有鱼骨结构的纳米天线；
图12是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图；
图13是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图；
图14是示出根据一示例实施方式的在信号施加器件连接到QD光调制器的情况下的示例的剖视图；
图15是示出根据另一示例实施方式的在信号施加器件连接到QD光调制器的情况下的示例的剖视图；
图16是示出多个量子点的中心发射波长和根据一示例实施方式的可应用于QD光调制器的光源元件的发射波长的示例的曲线图；
图17是示出根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的带阻反射镜的反射特性的示例的曲线图；
图18是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图；
图19是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图；
图20是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图；
图21是示出多个量子点的中心发射波长和根据一示例实施方式的可应用于QD光调制器的输出耦合器的共振波长区之间的关系的曲线图；
图22是用于说明根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的纳米天线结构的平面图；
图23是示出多个量子点的中心发射波长和根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的多个输出耦合器(纳米天线)的共振波长区之间的关系的曲线图；
图24是用于说明根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的纳米天线结构的平面图；以及
图25是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述各种示例实施方式，附图中示出示例实施方式。
将理解，当一元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在居间的元件。相反，当一元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，没有居间元件存在。如这里所用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项目的任何和所有组合。
将理解，尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一元件、部件、区域、层或部分区别开。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而没有脱离示例实施方式的教导。
为了便于描述，这里可以使用空间关系术语诸如“在…下方”、“在…下面”、“下”、“在…上方”、“上”等来描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解，除了附图所示的取向之外，空间关系术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件将会取向为在其它元件或特征“之上”。因此，示范性术语“在…下面”可以涵盖之上和之下两种取向。装置可以另外地取向(旋转90度或处于其它的取向)，这里使用的空间关系描述语被相应地解释。
这里使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不旨在限制示例实施方式。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还将理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
这里参照剖视图描述了示例实施方式，这些剖视图是示例实施方式的理想化实施方式(和中间结构)的示意图。因而，由于例如制造技术和/或公差引起的图示形状的变化是可预期的。因此，示例实施方式不应被解释为限于这里示出的区域的特定形状，而是包括例如由制造引起的形状偏差。例如，示出为矩形的注入区域将通常在其边缘处具有圆化或弯曲的特征和/或注入浓度的梯度，而不是从注入区到非注入区的二元变化。类似地，通过注入形成的掩埋区可以导致在掩埋区和通过其进行注入的表面之间的区域中的一些注入。因此，附图中示出的区域在本质上是示意性的，它们的形状不旨在示出器件的区域的实际形状，并且不旨在限制示例实施方式的范围。
除非另外地限定，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有与示例实施方式所属的领域内的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，术语诸如在常用词典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，而不应被解释为理想化或过度形式化的含义，除非这里明确地如此限定。
现在将详细参照附图中示出的示例实施方式，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。此外，为了说明的方便和清楚，附图中示出的每层的尺寸可以被夸大。在这方面，当前的实施方式可以具有不同的形式，而不应被解释为限于这里进行的描述。
图1是根据一示例实施方式的量子点(QD)光调制器的透视图并用于说明可应用到其的光学调制的原理。
参照图1，可以提供包含具有发光特性的多个QD 20b的含QD层20。含QD层20可以包括绝缘层20a和嵌入在绝缘层20a中的QD 20b。折射率变化层30可以提供为与含QD层20相邻。折射率变化层30的折射率可以根据施加到其的电信号或其它条件的变化而是可变化的。折射率变化层30的介电常数可以根据电学条件而是可变化的。折射率变化层30中的一区域的电荷浓度(电荷密度)可以根据施加到折射率变化层30的电场而是可变化的。因此，折射率变化层30的介电常数可以改变。导电层10可以被进一步提供以面对含QD层20(与含QD层20相对)。导电层10可以包括金属，并可以用作反射器或部分反射层。此外，导电层10可以用作电极。含QD层20可以布置在导电层10和折射率变化层30之间。例如，导电层10可以包括Ag，折射率变化层30可以包括TiN。绝缘层20a可以包括SiO2，QD 20b可以包括InP。然而，这些材料配置仅是示范性的，并可以根据场合的需要而变化。
信号施加器件VG可以连接在导电层10和折射率变化层30之间以在其间施加电信号。折射率变化层30的部分区域(区)中的载流子密度可以根据由信号施加器件VG在导电层10和折射率变化层30之间施加的电信号(电压)而变化。此区域可以被称为载流子密度变化区30a。载流子密度变化区30a可以与含QD层20相邻地布置。载流子密度变化区30a可以位于折射率变化层30和含QD层20之间的边界表面上。局域态密度(LDOS)可以在具有QD 20b的位置根据载流子密度的变化而变化。光ωPL由于光致发光(PL)效应从由外部光ωext激发的QD20b产生。QD的发光特性可以由LDOS调制来控制(调谐)。表示信号施加器件VG的“VG”也可以表示由信号施加器件VG施加到QD光调制器的电压。
图2是示出PL的强度根据施加到图1的QD光调制器的电压VG的变化而变化的曲线图。由该曲线图可见，PL的强度根据施加到QD光调制器的电压VG的变化而变化。
图3是示出折射率变化层30的性质根据施加到图1的QD光调制器的电压VG的变化而变化的曲线图。
参照图3，可以看到折射率变化层30的载流子浓度N和介电常数Re根据电压VG的变化而变化。特别地，折射率变化层30的与含QD层20相邻的部分的性质(物理性质)可以极大地变化。在该曲线图中，“ENZ”表示介电常数接近零点(epsilon near zero point)。
图4是示出在QD的位置处的LDOS增强光谱如何根据电压VG的变化而变化的曲线图。在该曲线图中，虚线表示其中VG小于0V的情况，也就是，折射率变化层(TiN)处于ENZ区域。实线表示其中VG大于0V的情况，也就是，折射率变化层(TiN)包括光学等离子体TiN区域。由该曲线图可见，LDOS增强效应根据电压VG的变化而发生。
图5是示出QD的PL的强度根据电压VG的变化而变化的量的测量结果的曲线图。图5的曲线图基于图1的器件。在该曲线图中，I0 PL表示在0V的PL强度，ΔIPL表示在不是0V的特定电压的PL强度与在0V的PL强度之间的差异。由图5的结果可见，PL强度的变化量(即ΔIPL/I0 PL)(％)根据电压VG的变化而变化。
图6是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图。图7是图6的透视图。
参照图6和图7，QD光调制器可以包括含有量子点QD5的含QD层A50以及与含QD层A50相邻的折射率变化层R50。含QD层A50可以包括嵌入在绝缘层N50中的量子点QD5。此外，还可以提供与含QD层A50间隔开的反射器RT50。折射率变化层R50可以布置在反射器RT50和含QD层A50之间。含QD层A50的发光特性可以根据折射率变化层R50的性质的变化来控制。折射率变化层R50可以具有与用于激发量子点QD5的光波长λ相关的厚度。例如，折射率变化层R50可以相对于激发光的波长λ具有与λ/4的整数倍对应的厚度。在此情况下，光的相位可以在折射率变化层R50中调整，并且发光效率可以因而被改善。然而，折射率变化层R50的厚度条件不限于以上的描述。反射器RT50可以是金属层或可以包括金属层。反射器RT50可以是后反射器电极。
折射率变化层R50可以是其中折射率根据施加到其的电信号或其它条件变化而变化的层。折射率变化层R50中的一区域的电荷浓度(电荷密度)可以根据施加到折射率变化层R50的电场而变化。因此，可以改变折射率变化层R50的介电常数。折射率变化层R50可以包括例如透明的导电氧化物(TCO)诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、镓锌氧化物(GZO)、铝镓锌氧化物(AGZO)或镓铟锌氧化物(GIZO)，或者过渡金属氮化物(TMN)诸如TiN、ZrN、HfN或TaN。此外，折射率变化层R50可以包括电光(EO)材料，其有效介电常数在电信号被施加到其时改变。EO材料可以例如包括晶体材料诸如LiNbO3、LiTaO3、铌钽酸钾(KTN)或锆钛酸铅(PZT)，或者具有EO特性的各种聚合物中的任一种。折射率变化层R50可以为半导体、导体或电介质。折射率变化层R50可以是透明的或基本上透明的。
量子点QD5可以为球形或与其类似的形状，并可以为纳米尺寸的半导体颗粒，并且可以具有约几纳米(nm)至约几十纳米的尺寸(直径)。QD可以具有整体结构或芯-壳结构。芯-壳结构可以为单壳结构或多壳结构。例如，芯-壳结构可以包括由特定的第一半导体形成的芯部分(中心体)和由第二半导体形成的壳部分。QD可以包括基于II-VI族的半导体、基于III-V族的半导体、基于IV-VI族的半导体和基于IV族的半导体中的至少一种。由于QD具有非常小的尺寸，所以可以获得量子限制效应。当颗粒非常小时，颗粒中的电子在颗粒的外壁附近具有不连续的能量状态。在此情况下，随着颗粒中的空间的尺寸减小，电子的能量状态相对增加，并且能带间隙增大，这称为量子限制效应。根据量子限制效应，当光(诸如红外线或可见光)入射在QD上时，可以产生具有各种波长范围的光。从QD输出的光的波长可以根据QD的尺寸、材料或结构来确定。更具体地，当具有大于能带间隙的能量的波长的光入射在QD上时，QD可以吸收光的能量并被激发，并可以通过发射特定波长的光而返回到基态。在此情况下，随着QD(或QD的芯部分)的尺寸减小，所产生的光的波长减小。例如，可以产生基于蓝色的光或基于绿色的光。随着QD(或QD的芯部分)的尺寸增大，所产生的光的波长增大。例如，可以产生基于红色的光。因此，各种颜色中的任一种的光可以根据QD(或QD的芯部分)的尺寸来产生。发射波长可以通过不仅控制QD的尺寸(直径)而且控制其组成材料和结构来控制。其中嵌入量子点QD5的绝缘层N50可以是电介质层，例如硅氧化物或硅氮化物。含QD层A50可以具有例如约几十纳米或更小的厚度。折射率变化层R50可以具有例如约几十纳米或更小的厚度。然而，含QD层A50和折射率变化层R50的厚度不限于此并可以变化。
根据示例实施方式，通过改变折射率变化层R50的特性，含QD层A50的发光特性可以被快速且容易地调制。具体地，折射率变化层R50的特性可以通过使用电信号而容易地改变，因此快速的光调制会是可能的。
根据本示例实施方式的QD光调制器还可以包括设置在含QD层A50上的具有双贴片结构的纳米天线结构NA50。纳米天线结构NA50可以包括对应于第一贴片的输入耦合器NA51、对应于第二贴片的输出耦合器NA52。输入耦合器NA51的共振波长区可以与量子点QD5的激发波长区至少部分地重叠。从外部入射在含QD层A50上的光可以用作量子点QD5的激发光。输入耦合器NA51可以提高相对于从外部进来的激发光(入射光)的入射效率(入射耦合效率)。换言之，输入耦合器NA51可以相对于用于光学激发量子点QD5的光用作光学天线。输出耦合器NA52的共振波长区可以与量子点QD5的发射波长区至少部分地重叠。因此，含QD层A50中的光输出特性可以通过输出耦合器NA52改善。输出耦合器NA52的宽度可以大于输入耦合器NA51的宽度。中心共振波长可以根据耦合器(NA51或NA52)的宽度而变化。含QD层A50可以布置在折射率变化层R50和纳米天线结构NA50之间。在此配置中，纳米天线结构NA50可以直接接触含QD层A50的一个表面。纳米天线结构NA50的至少一部分可以用作一种类型的局部反射层。
反射器RT50可以相对于入射在QD光调制器上的光和从量子点QD5发射的光用作反射镜。此外，反射器RT50可以用作用于向折射率变化层R50施加电信号的电极。
图8是示出根据另一示例实施方式的其中信号施加器件连接到QD光调制器的情况下的示例的剖视图。此示例实施方式示出其中信号施加器件连接到图6和图7的QD光调制器的情况。
参照图8，可以提供用于向折射率变化层R50施加电信号的信号施加器件。例如，信号施加器件可以包括用于在纳米天线结构NA50和反射器RT50之间施加电压的第一电压施加器件V1。第一电压施加器件V1可以连接在输出耦合器NA52和反射器RT50之间。折射率变化层R50的性质可以由第一电压施加器件V1施加在输出耦合器NA52和反射器RT50之间的电压改变，因此可以调整含QD层A50的发光特性。
图9是示出根据另一示例实施方式的其中信号施加器件连接到QD光调制器的情况下的示例的剖视图。
参照图9，信号施加器件可以包括第一电压施加器件V1和用于在纳米天线结构NA50和反射器RT50之间施加电压的第二电压施加器件V2。第一电压施加器件V1可以连接在输出耦合器NA52和反射器RT50之间，第二电压施加器件V2可以连接在输入耦合器NA51和反射器RT50之间。第二电压施加器件V2可以调整输入耦合特性和输入效率。
尽管图6至图9示出根据另一示例实施方式的其中纳米天线结构具有多贴片结构的情况，但是纳米天线结构可以具有诸如鱼骨天线结构的不同结构，这在下面参照图10和图11来描述。
图10和图11是用于说明根据一示例实施方式的可应用于QD光调制器的具有鱼骨结构的示例纳米天线的平面图。
图10示出根据一示例实施方式的可应用于QD光调制器的具有鱼骨结构的纳米天线。
参照图10，纳米天线结构NA80可以包括在第一方向(例如X方向)上延伸的第一纳米天线元件NA81和在垂直于第一方向的第二方向(例如Y方向)上延伸的第二纳米天线元件NA82。在本示例实施方式中，第一纳米天线元件NA81可以包括与第二纳米天线元件NA82相交的多个第一纳米天线元件NA81。因此，纳米天线结构NA80可以具有鱼骨结构。
第一纳米天线元件NA81可以是输入耦合器，第二纳米天线元件NA82可以是输出耦合器。在此情况下，入射光可以通过第一纳米天线元件NA81而具有第一偏振方向，输出光可以通过第二纳米天线元件NA82而具有垂直于第一偏振方向的第二偏振方向。因此，当采用具有鱼骨结构的纳米天线NA80时，可以控制入射光和出射光的偏振方向。
图11示出根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的具有鱼骨结构的纳米天线。
参照图11，纳米天线结构NA80可以包括根据特定规则布置的多个纳米天线结构NA80。在本示例实施方式中，仅示出两个纳米天线结构NA80。尽管这两个纳米天线结构NA80可以基本上相同，但是在某些情况下，它们的尺寸、图案尺寸或图案间隔可以不同。此外，尽管纳米天线结构NA80彼此间隔开，但是纳米天线结构NA80的第一纳米天线元件NA81可以彼此连接。参照图10和图11描述的具有鱼骨结构的纳米天线是示范性的，并可以进行各种改变。
图12是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图。
参照图12，含有QD的多个含QD层可以彼此间隔开。例如，可以提供第一至第三含QD层A10、A20和A30。然而，第一至第三含QD层A10、A20和A30的数量是示范性的并可以改变。第一至第三含QD层A10、A20和A30可以分别包括第一至第三绝缘层N10、N20和N30以及分别嵌入在第一至第三绝缘层N10、N20和N30中的多个量子点QD1、QD2和QD3。包括在第一含QD层A10中的量子点QD1可以被称为第一QD，包括在第二含QD层A20中的量子点QD2可以被称为第二QD，包括在第三含QD层A30中的量子点QD3可以被称为第三QD。第一至第三含QD层A10、A20和A30中的至少两个可以具有不同的中心发射波长。这样，第一至第三量子点QD1、QD2和QD3中的至少两个可以包括不同的材料和/或具有不同的尺寸。第一至第三含QD层A10、A20和A30的中心发射波长可以根据QD的材料和尺寸而变化。第一至第三量子点QD1、QD2和QD3的全部可以具有不同的中心发射波长。然而，在某些情况下，第一至第三量子点QD1、QD2和QD3中的至少两个可以具有相同的中心发射波长。在此情况下，第一至第三量子点QD1、QD2和QD3中的所述至少两个可以基本上相同。
多个折射率变化层可以彼此间隔开。例如，可以提供第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40，并且第一至第三含QD层A10、A20和A30可以分别布置在第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的每两个相邻的折射率变化层之间。第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的每个的折射率根据施加到其的电信号或其它条件变化而是可变化的。第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的介电常数根据电学条件而是可变化的。第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的一区域(或多个区域)的电荷浓度(电荷密度)可以根据施加到第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的电场而变化。因此，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的介电常数可以改变。例如，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的每个可以包括TCO(诸如ITO、IZO、AZO、GZO、AGZO或GIZO)或者TMN(诸如TiN、ZrN、HfN或TaN)。此外，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40可以包括当电信号被施加到其时其有效介电常数改变的EO材料。EO材料可以包括例如晶体材料(诸如LiNbO3、LiTaO3、KTN或PZT)或具有EO特性的各种聚合物。第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40可以是半导体、导体或电介质。第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40可以是透明的或基本上透明的。
第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40可以由相同的材料形成，并可以具有相同的载流子密度。通过改变施加到第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的电信号或其它条件，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的特性可以被独立地控制。在某些示例实施方式中，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的至少两个可以包括不同的材料和/或可以具有不同的载流子密度。在此情况下，控制第一至第三含QD层A10、A20和A30的特性彼此不同可以通过使用第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40而容易实现。
根据本示例实施方式的QD光调制器可以配置为通过使用第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的折射率的变化来调制第一至第三含QD层A10、A20和A30的发光特性。当第一至第三含QD层A10、A20和A30具有不同的中心发射波长时，QD光调制器可以具有发射多波长区的光(光束)的特性。在此状态下，多波长区的光束可以被独立地控制。因此，根据本示例实施方式，可以提供能够发射多波长区的光束并容易控制(调制)光束的QD光调制器。可以提供能够使多波长区(多个波长区域)的光束多路复用的QD光调制器。可以提供能够主动调谐对于每个波长区的光束的多路复用QD光调制器。
当第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40以及第一至第三含QD层A10、A20和A30构成一个“堆叠结构”时，QD光调制器还可以包括提供在该堆叠结构的一个表面的一侧的反射器RT10以及提供在该堆叠结构的另一个表面的一侧的带阻反射镜MR10。此外，QD光调制器还可以在该堆叠结构和反射器RT10之间包括光源元件LS10，该光源元件LS10用于光学激发分别在第一至第三含QD层A10、A20和A30中的第一至第三量子点QD1、QD2和QD3。
带阻反射镜MR10可以具有相对于特定波长区(频带)的反射特性和相对于其它波长区的透射特性。带阻反射镜MR10可以例如具有分布式布拉格反射器(DBR)结构。具有不同折射率的两个电介质层可以在λ/4厚度条件下重复地堆叠，其中λ是光的波长，从而增大期望波长区的反射率或透射率。然而，带阻反射镜MR10可以具有除了DBR结构之外的结构。反射器RT10可以由导体诸如金属形成，或者，在某些情况下可以具有DBR结构。反射器RT10可以是后反射器电极。光源元件LS10可以包括基于无机的发光器件(iLED)、有机发光器件(OLED)或激光二极管(LD)。激发第一至第三量子点QD1、QD2和QD3的光(即激发光)可以从光源元件LS10朝向第一至第三含QD层A10、A20和A30辐射。反射器RT10和带阻反射镜MR10可以构成腔体结构，使得上述激发光在QD光调制器内内部地反射。因此，光源元件LS10、反射器RT10和带阻反射镜MR10可以提高QD光调制器的发光效率和调制效率。第一至第三含QD层A10、A20和A30中发射和调制的光可以通过透射穿过带阻反射镜MR10而在带阻反射镜MR10之上输出(发射)。
本示例实施方式的QD(即第一至第三量子点QD1、QD2和QD3)可以为纳米尺寸的球形半导体颗粒或与其类似的形状，并可以具有约几纳米(nm)至约几十纳米的尺寸(直径)。QD可以具有整体结构或芯-壳结构。QD可以包括基于II-VI族的半导体、基于III-V族的半导体、基于IV-VI族的半导体和基于IV族的半导体中的至少一种。由QD产生的光的波长可以根据颗粒(QD)的尺寸、材料或结构确定。其中分别嵌入第一至第三量子点QD1、QD2和QD3的第一至第三绝缘层N10、N20和N30可以是电介质层，例如硅氧化物或硅氮化物。第一至第三含QD层A10、A20和A30中的每个可以具有例如约几十纳米或更小的厚度。第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的每个可以具有例如约几十纳米或更小的厚度。然而，第一至第三含QD层A10、A20和A30以及第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的厚度不限于此并可以变化。
根据一示例实施方式，通过利用第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的特性的变化，第一至第三含QD层A10、A20和A30的发光特性可以快速且容易地调制。具体地，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的特性可以通过改变电信号而容易地调制，因此快速的光学调制会是可能的。此外，通过使用具有不同中心发射波长的第一至第三含QD层A10、A20和A30，多波长区(即多个颜色)的光可以被多路复用并可以被快速地调制。不同波长区的光束可以被独立地控制(调制)。当第一至第三含QD层A10、A20和A30都包括相同的量子点时，在通过在第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的每两个相邻的折射率变化层之间分别插入第一至第三含QD层A10、A20和A30而形成的器件中可以改善发光效率和调制效率。
根据另一示例实施方式，光波导可以提供在图12中的光源元件LS10的位置，并且其示例在图13中示出。
图13示出光波导WG10提供在图12的光源元件LS10的位置。光波导WG10引导光以光学地激发第一至第三量子点QD1、QD2和QD3。在此情况下，可以进一步提供光学地连接到光波导WG10的分开的光源元件(未示出)。
根据另一示例实施方式，可以省略图12和图13中的带阻反射镜MR10。此外，在第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40当中，可以省略最上面的折射率变化层，即第四折射率变化层R40。此外，第一至第三含QD层A10、A20和A30中的至少两个可以具有不同的厚度。例如，第一含QD层A10的第一绝缘层N10、第二含QD层A20的第二绝缘层N20以及第三含QD层A30的第三绝缘层N30可以具有不同的厚度。在此情况下，分别包括在第一至第三含QD层A10、A20和A30中的第一至第三量子点QD1、QD2和QD3的量可以彼此不同。此外，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的至少两个可以具有不同的厚度。
图14是示出根据一示例实施方式的其中信号施加器件连接到QD光调制器的情况下的示例的剖视图。本示例实施方式示出其中信号施加器件连接到图12的QD光调制器的情况。
参照图14，用于向第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的每个施加电信号的信号施加器件可以连接到QD光调制器。例如，信号施加器件可以包括用于向第一折射率变化层R10施加电压的第一电压施加器件V10、用于向第二折射率变化层R20施加电压的第二电压施加器件V20、用于向第三折射率变化层R30施加电压的第三电压施加器件V30以及用于向第四折射率变化层R40施加电压的第四电压施加器件V40。电信号(电压)可以被独立地施加到第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的每个。第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40的折射率可以通过使用信号施加器件而变化。
图15是示出根据另一示例实施方式的其中信号施加器件连接到QD光调制器的情况下的示例的剖视图。
参照图15，信号施加器件可以包括用于在第一折射率变化层R10和第二折射率变化层R20之间施加电压的第一电压施加器件V15、用于在第二折射率变化层R20和第三折射率变化层R30之间施加电压的第二电压施加器件V25以及用于在第三折射率变化层R30和第四折射率变化层R40之间施加电压的第三电压施加器件V35。在此情况下，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40中的一个可以接地。尽管在本示例实施方式中第二折射率变化层R20被示出为接地，但是这是示范性的，并且在必要的时候，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40可以都不接地。
尽管图14和图15示出其中用于向第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40施加电信号的信号施加器件(信号施加单元/元件)与其连接的情况，但是信号施加器件的连接方法可以以各种方式中的任一种来改变。
图16是示出多个量子点的中心发射波长和根据示例实施方式的可应用于QD光调制器的光源元件的发射波长的示例的曲线图。
参照图16，第一QD可以具有第一中心发射波长λ1，第二QD可以具有第二中心发射波长λ2，第三QD可以具有第三中心发射波长λ3。第一至第三中心发射波长λ1、λ2和λ3可以彼此不同。第一至第三QD可以分别对应于例如图1的第一至第三量子点QD1、QD2和QD3。光源元件的发射波长λ0可以小于第一至第三中心发射波长λ1、λ2和λ3。光源元件的光发射能量可以是相对高的能量。
图17是示出根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的带阻反射镜的反射特性的示例的曲线图。
参照图17，带阻反射镜可以对光源元件的发射波长λ0以及小于或等于发射波长λ0的波长具有高反射率，并可以对于QD的发射波长λ1、λ2和λ3具有低反射率(即高透射率)。带阻反射镜可以对应于例如图12的带阻反射镜MR10。
根据一示例实施方式的QD光调制器还可以包括纳米天线结构，该纳米天线结构配置为控制从含QD层发射的光的输出特性并提供在包括多个含QD层和多个折射率变化层的堆叠结构的一个表面上。纳米天线结构可以包括输出耦合器，并且还可以视情况包括输入耦合器。纳米天线结构参照图18至图24详细描述。
图18是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图。本示例实施方式示出其中纳米天线结构NA10应用到图12的器件的情况。
参照图18，第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40以及第一至第三含QD层A10、A20和A30的堆叠结构可以提供在光源元件LS10上。带阻反射镜MR10可以提供在该堆叠结构上，并且纳米天线结构NA10可以提供在带阻反射镜MR10上。纳米天线结构NA10可以是输出耦合器，其改善从第一至第三含QD层A10、A20和A30输出的光的特性。纳米天线结构NA10可以具有耦合到第一至第三含QD层A10、A20和A30中的至少一个的发射波长的配置。例如，纳米天线结构NA10的共振波长区可以与第一至第三含QD层A10、A20和A30的发射波长区至少部分地重叠。第一至第三含QD层A10、A20和A30的发光/输出特性可以通过纳米天线结构NA10改善，并且输出光的方向性和定向性可以被改善。因此，通过采用纳米天线结构NA10可以获得远场发射特性。
纳米天线结构NA10可以包括各种结构(诸如金属天线、电介质天线或含狭缝结构)中的任一种，含狭缝结构例如为其中狭缝形成在金属层中的结构。光的输出特性可以根据纳米天线结构NA10的尺寸、形状或材料而变化。此外，纳米天线结构NA10可以包括折射率变化材料或相位变化材料。在此情况下，光的输出特性可以通过采用纳米天线结构NA10(即输出耦合器的折射率变化或相位变化)来控制。纳米天线结构NA10可以应用于上述各种QD光调制器中的任一个。
图19是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图。
参照图19，具有双贴片结构的纳米天线结构NA50可以提供在第一至第四折射率变化层R10、R20、R30和R40以及第一至第三含QD层A10、A20和A30的堆叠结构上。纳米天线结构NA50可以包括对应于第一贴片的输入耦合器NA51以及对应于第二贴片的输出耦合器NA52。输入耦合器NA51的共振波长区可以与第一至第三量子点QD1、QD2和QD3的激发波长区至少部分地重叠。当使用光源元件LS10时，可以采用从光源元件LS10产生的激发光，并且也可以采用来自外部的激发光。输入耦合器NA51可以相对于来自外部的激发光(入射光)提高入射效率(入射耦合效率)。输出耦合器NA52的共振波长区可以与第一至第三量子点QD1、QD2和QD3的发射波长区至少部分地重叠。因此，第一至第三含QD层A10、A20和A30的光输出特性(输出耦合特性)可以通过输出耦合器NA52改善。输出耦合器NA52的宽度可以大于输入耦合器NA51的宽度。中心共振波长可以取决于耦合器(NA51或NA52)的宽度。纳米天线结构NA50可以应用于上述各种QD光调制器中的任一个。
尽管图19示出其中纳米天线具有双贴片结构的情况，但是可以采用具有三个或更多个贴片的多贴片结构的纳米天线。其示例在图20中示出。
图20是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图。
参照图20，具有多贴片结构的纳米天线结构NA60可以提供在多个折射率变化层(R15、R25、R35和R45)以及多个含QD层(A15、A25和A35)的堆叠结构上。例如，纳米天线结构NA60可以包括至少一个输入耦合器NA61和多个输出耦合器(即第一至第三输出耦合器NA62、NA63和NA64)。第一至第三输出耦合器NA62、NA63和NA64可以被设计为光学耦合到不同的发射波长区。在这方面，第一至第三输出耦合器NA62、NA63和NA64可以具有不同的尺寸、包括不同的材料、和/或具有不同的形状。第一输出耦合器NA62可以对应于第一量子点QD15的发射波长区，第二输出耦合器NA63可以对应于第二量子点QD25的发射波长区，第三输出耦合器NA64可以对应于第三量子点QD35的发射波长区。因此，纳米天线结构NA60可以设计为使得从含QD层A15、A25和A35发射的光束通过第一至第三输出耦合器NA62、NA63和NA64中的不同的输出耦合器输出。图20所示的输入耦合器NA61以及第一、第二和第三输出耦合器NA62、NA63和NA64的形状、尺寸或布置顺序仅是示范性的，并可以在必要时改变。在图20中，RT15和LS15分别表示反射器和光源元件，N15、N25和N35表示绝缘层。
图21是示出多个量子点的中心发射波长和根据示例实施方式的可应用于QD光调制器的输出耦合器的共振波长区之间的关系的曲线图。
参照图21，输出耦合器的共振波长区可以覆盖多个QD的中心发射波长λ1、λ2和λ3的区域。因此，多个QD的光发射耦合特性可以通过输出耦合器改善。
图22是用于说明根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的纳米天线结构的平面图。
参照图22，多个折射率变化层和多个含QD层的堆叠结构SS10可以包括多个纳米天线。该多个纳米天线可以包括例如第一纳米天线NA11、第二纳米天线NA21和第三纳米天线NA31。第一纳米天线NA11、第二纳米天线NA21和第三纳米天线NA31中的至少两个可以具有不同的尺寸、可以包括不同的材料、和/或可以具有不同的形状。在本示例实施方式中，第一纳米天线NA11、第二纳米天线NA21和第三纳米天线NA31被示出为具有不同的尺寸。第一纳米天线NA11可以具有对应于第一量子点QD1的发射波长的第一共振波长区，第二纳米天线NA21可以具有对应于第二量子点QD2的发射波长的第二共振波长区，第三纳米天线NA31可以具有对应于第三量子点QD3的发射波长的第三共振波长区。在此情况下，不同波长的光可以分别从第一纳米天线NA11、第二纳米天线NA21和第三纳米天线NA31输出。
图23是示出多个量子点的中心发射波长和根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的多个输出耦合器(纳米天线)的共振波长区之间的关系的曲线图。
参照图23，第一输出耦合器NA11的共振波长区可以对应于第一量子点QD1的中心发射波长λ1，第二输出耦合器NA21的共振波长区可以对应于第二量子点QD2的中心发射波长λ2，第三输出耦合器NA31的共振波长区可以对应于第三量子点QD3的中心发射波长λ3。因此，每个QD的光发射耦合特性可以通过每个输出耦合器改善。
图24是用于说明根据另一示例实施方式的可应用于QD光调制器的纳米天线结构的平面图。在本示例实施方式中，纳米天线结构包括狭缝。
参照图24，一个或更多个狭缝可以形成在材料层M10中。例如，多个狭缝S10可以布置为形成阵列。输出光的特性和方向可以根据狭缝S10的尺寸和布置方式来控制。然而，这里提出的狭缝S10的布置方式仅是示范性的并可以以各种方式中的任一种来改变。材料层M10可以是金属层。
图25是根据另一示例实施方式的QD光调制器的剖视图。
参照图25，可以提供包括具有发光特性的QD的含QD层A90。含QD层A90可以包括绝缘层N90和嵌入在绝缘层N90中的多个量子点QD9。具有外部耦合器的纳米天线结构NA90可以提供在含QD层A90上。
根据本示例实施方式的QD光调制器还可以包括折射率变化层R90和反射器RT90。折射率变化层R90可以布置在含QD层A90和反射器RT90之间。此外，第一电介质层D91可以进一步提供在反射器RT90和折射率变化层R90之间，第二电介质层D92可以进一步提供在折射率变化层R90和含QD层A90之间。
第一电介质层D91和第二电介质层D92两者可以相对于感兴趣的特定波长区(使用的波长区)的光是透明的。第一电介质层D91和第二电介质层D92可以使下侧的反射器RT90和上侧的含QD层A90之间的光程为λ/4的整数倍那样长。在此情况下，“λ”可以是感兴趣的特定波长区(使用的波长区)的中心波长。通过采用这些电介质层(D91和D92)，可以获得入射光强烈地聚焦在含QD层A90上的效果。在这方面，根据本示例实施方式的QD光调制器可以具有索尔兹伯里屏蔽型结构。
当布置在第一电介质层D91和第二电介质层D92之间的折射率变化层R90的光学性质改变时，λ/4整数倍条件被破坏，因此聚焦在含QD层A90上的光的强度可以被控制。换言之，当折射率变化层R90的光学性质变化时，反射器RT90和含QD层A90之间的光程改变，因此含QD层A90的发光特性可以被调整(调制)。折射率变化层R90的光学性质可以以各种方式中的任一种来改变。例如，通过在反射器RT90和纳米天线结构NA90之间施加特定的电压从而向折射率变化层R90施加电场，可以改变折射率变化层R90的性质。各种其它方法中的任一种可以替代地对其使用。尽管被示出为简单的，但是纳米天线结构NA90可以如上所述被各种各样地修改。
纳米天线可以是相对于光具有纳米结构的天线，其可以将特定波长(或频率)的光(包括所有可见和不可见的电磁波的入射光)转换成局域表面等离子体共振的形状，并捕获其能量。纳米天线可以是导电层图案，例如金属层图案，并且导电层图案可以与非导电层(例如电介质层)接触。等离子体共振可以在导电层图案和非导电层(例如电介质层)之间的界面处产生。产生表面等离子体共振的界面(诸如导电层图案和非导电层(例如电介质层)之间的界面)可以被统称为“超表面”或“超结构”。纳米天线可以由导电材料形成并可以具有子波长的尺寸。子波长尺寸是小于纳米天线的操作波长的尺寸。形成纳米天线的形状的尺寸(例如厚度、水平长度、垂直长度或纳米天线之间的间隔)中的至少任何一个可以是子波长尺寸。
纳米天线可以具有各种结构/形状(诸如矩形图案、线性图案、圆盘、椭圆盘、十字形或星形)中的任一个。十字形类型的纳米天线可以具有其中两个纳米杆彼此垂直地相交的形状。星形类型的纳米天线可以具有其中三个纳米杆彼此相交的星形。此外，纳米天线可以具有各种修改结构(诸如锥形、三棱锥、球形、半球形、米粒或杆)中的任一种。此外，纳米天线可以具有其中堆叠多个层的多层结构，或者包括芯部分和至少一个壳部分的芯-壳结构。此外，具有形成一个单元的不同结构/形状的两个或更多个纳米天线可以周期地布置。
共振波长、共振波长宽度、共振偏振特性、共振角度和反射/吸收/透射特性可以根据纳米天线的结构/形状以及布置方法而变化。因此，通过控制纳米天线的结构/形状和布置方法，可以制造具有适合于特定用途的特性的QD光调制器。
根据各种示例实施方式的QD光调制器可以应用于各种光学装置(诸如薄显示器、超薄显示器、用于集成光学电路的芯片上发射器、对应于下一代无线保真(Wi-Fi)的光保真(Li-Fi)领域、或光探测和测距(LiDAR)装置)中的任何一个。此外，根据上述示例实施方式中的一个或更多个的QD光调制器可以应用于全息显示装置和结构化的光产生装置。此外，根据示例实施方式中的一个或更多个的QD光调制器可以应用于各种光学元件/装置(例如全息产生装置或光学耦合装置)中的任何一个。此外，根据示例实施方式中的一个或更多个的QD光调制器可以应用于其中使用“超表面”或“超结构”的各种领域中的任何一个。此外，根据上述示例实施方式中的一个或更多个的QD光调制器以及包括该QD光调制器的光学装置可以应用于各种光学和电子装置领域中的任一个，用于各种目的中的任何一个。
此外，尽管在上述示例实施方式中电信号(即电压)的施加(偏置)被主要描述为用于调制折射率变化层的折射率，但是可以存在调制折射率变化层的折射率的各种方法。例如，折射率变化层的折射率的调制方法可以包括电场施加、磁场施加、冷却和加热、光泵浦、或微米级或纳米级机电变形和调制。此外，折射率变化层的材料和配置/结构可以以各种方式中的任一个来改变。
应当理解，这里描述的示例实施方式应当被认为仅是描述性的含义，而不是为了限制的目的。对每个示例实施方式内的特征或方面的描述应当通常被认为可用于其它示例实施方式中的其它类似的特征或方面。例如，本公开所属的领域内的普通技术人员将理解，参照图1至图25描述的QD光调制器的结构可以以各种方式中的任一种改变。尽管已经参照附图描述了一个或更多个示例实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种变化，而没有脱离如权利要求书限定的精神和范围。
本申请要求于2017年10月10日在美国专利局提交的美国临时专利申请第62/570264号的权益，并要求于2018年5月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0055659号的优先权，它们的公开内容通过引用整体地结合于此。

Claims (26)

1.一种量子点(QD)光调制器，包括：
含QD层，包括具有发光特性的多个QD；
折射率变化层，与所述含QD层相邻地布置；以及
反射器，布置为面对所述含QD层，
其中所述QD光调制器配置为根据所述折射率变化层的性质的变化来调制所述含QD层的发光特性。
2.如权利要求1所述的QD光调制器，其中所述折射率变化层包括其中载流子密度变化的载流子密度变化区，并且其中所述载流子密度变化区与所述含QD层相邻地布置。
3.如权利要求1所述的QD光调制器，其中所述折射率变化层布置在所述含QD层和所述反射器之间。
4.如权利要求1所述的QD光调制器，其中所述折射率变化层包括透明的导电氧化物和过渡金属氮化物中的至少一种。
5.如权利要求1所述的QD光调制器，其中所述多个QD配置为可由光波长λ激发，并且其中所述折射率变化层具有对应于λ/4的整数倍的厚度。
6.如权利要求1所述的QD光调制器，还包括向所述折射率变化层施加电信号的信号施加器件，
其中所述折射率变化层的折射率根据由所述信号施加器件施加的所述电信号而是可变化的。
7.如权利要求1所述的QD光调制器，其中所述含QD层包括嵌入在绝缘层中的所述多个QD。
8.如权利要求1所述的QD光调制器，其中所述反射器包括金属层。
9.如权利要求1所述的QD光调制器，还包括布置在所述含QD层上的纳米天线结构，
其中所述含QD层和所述折射率变化层布置在所述反射器和所述纳米天线结构之间。
10.如权利要求9所述的QD光调制器，其中所述含QD层布置在所述折射率变化层和所述纳米天线结构之间。
11.如权利要求9所述的QD光调制器，其中所述纳米天线结构直接接触所述含QD层的一个表面。
12.如权利要求9所述的QD光调制器，其中所述纳米天线结构包括输出耦合器，所述输出耦合器配置为控制从所述含QD层发射的光的输出特性。
13.如权利要求12所述的QD光调制器，其中所述输出耦合器的共振波长区与所述含QD层的发射波长区至少部分地重叠。
14.如权利要求12所述的QD光调制器，其中所述纳米天线结构还包括与所述输出耦合器间隔开的输入耦合器。
15.如权利要求14所述的QD光调制器，其中所述输入耦合器的共振波长区与所述多个QD的激发波长区至少部分地重叠。
16.如权利要求9所述的QD光调制器，其中所述纳米天线结构包括多贴片天线结构和鱼骨天线结构中的一种。
17.如权利要求9所述的QD光调制器，其中所述纳米天线结构包括金属天线、电介质天线和含狭缝结构中的一种。
18.如权利要求1所述的QD光调制器，其中：
所述含QD层和所述折射率变化层一起构成堆叠结构，并且
所述QD光调制器还包括布置在所述堆叠结构上的带阻反射镜。
19.如权利要求18所述的QD光调制器，还包括布置在所述堆叠结构和所述反射器之间的光源元件和光波导中的至少一个，该光源元件光学激发所述含QD层的所述多个QD，该光波导引导光以光学激发所述含QD层的所述多个QD。
20.如权利要求1所述的QD光调制器，其中所述QD光调制器包括多个所述折射率变化层和多个所述含QD层，并且
所述多个折射率变化层和所述多个含QD层被交替地堆叠。
21.如权利要求20所述的QD光调制器，其中所述多个含QD层包括第一层和第二层，所述第一层具有第一中心发射波长，所述第二层具有与所述第一中心发射波长不同的第二中心发射波长。
22.如权利要求20所述的QD光调制器，其中所述多个含QD层包括第一含QD层和第二含QD层，所述第一含QD层包括多个第一QD，所述第二含QD层包括多个第二QD，并且
其中所述多个第一QD的特性与所述多个第二QD的特性不同，其中所述特性是材料和尺寸之一。
23.如权利要求20所述的QD光调制器，其中所述多个折射率变化层的中的第一层的特性与所述多个折射率变化层中的第二层的特性不同，其中所述特性是材料和载流子密度之一。
24.如权利要求1所述的QD光调制器，还包括：
第一电介质层，布置在所述反射器和所述折射率变化层之间；和
第二电介质层，布置在所述折射率变化层和所述含QD层之间。
25.一种光学装置，包括权利要求1至24中任一项所述的量子点(QD)光调制器。
26.一种量子点(QD)光调制器，包括：
反射器；
折射率变化层，设置在所述反射器上，由具有根据电场的施加而变化的折射率的材料构成；
含QD层，设置在所述折射率变化层上，包括多个QD；以及
光耦合器，设置在所述含QD层上。
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