CN113238308A - 一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及波长转换领域，具体提供了一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于，包括拓扑绝缘体和贵金属颗粒，拓扑绝缘体的表面设有凹槽，凹槽内设有贵金属颗粒；应用时，应用可见光波段激光垂直或倾斜照射拓扑绝缘体的表面。在入射光的照射下，贵金属颗粒产生局域表面等离激元共振，在凹槽内形成强电场，增强了拓扑绝缘体的四波混频效应，从而高效率地实现了波长转换。

Description

一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件
技术领域
本发明涉及波长转换领域，具体涉及一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件。
背景技术
波长转换是指将一种波长的光转换为另外一种波长的光。波长转换能够实现波长的再利用，便于构成任意扩展的波分复用网络。因此，波长转换技术在全光通信中具有重要的作用。拓扑绝缘体材料具有宽带非线性和高稳定性，拓扑绝缘体材料在波长转换中具有重要的应用。但是，现有技术中波长转换的效率低。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于，包括拓扑绝缘体和贵金属颗粒，拓扑绝缘体的表面设有凹槽，凹槽内设有贵金属颗粒；应用时，应用可见光波段激光垂直或倾斜照射拓扑绝缘体的表面。
更进一步地，凹槽为楔形。
更进一步地，在凹槽内，贵金属颗粒置于凹槽的底部附近。
更进一步地，拓扑绝缘体的表面上还设有贵金属颗粒。
更进一步地，在拓扑绝缘体的表面上，贵金属颗粒为多个。
更进一步地，贵金属颗粒的材料为金或银。
更进一步地，贵金属颗粒为球形。
更进一步地，拓扑绝缘体为Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Se3、Sb2Te3、InSb、Li2IrO3。
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于，包括拓扑绝缘体和贵金属颗粒，拓扑绝缘体的表面设有凹槽，凹槽内设有贵金属颗粒；应用时，应用可见光波段激光垂直或倾斜照射拓扑绝缘体的表面。在入射光的照射下，贵金属颗粒产生局域表面等离激元共振，在凹槽内形成强电场，增强了拓扑绝缘体的四波混频效应，从而高效率地实现了波长转换。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件的示意图。
图2是又一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件的示意图。
图中：1、拓扑绝缘体；2、凹槽；3、贵金属颗粒。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件，如图1所示，包括拓扑绝缘体1和贵金属颗粒3。拓扑绝缘体1为Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Se3、Sb2Te3、InSb、Li2IrO3。拓扑绝缘体1的表面设有凹槽2。凹槽2为楔形。凹槽2内设有贵金属颗粒3。贵金属颗粒3的材料为金或银。贵金属颗粒3为球形、长方体形或立方体形。
应用时，应用可见光波段激光垂直或倾斜照射拓扑绝缘体1的表面。在入射光的照射下，贵金属颗粒3产生局域表面等离激元共振，在凹槽2内形成强电场，增强了拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而高效率地实现了波长转换。
另外，在本发明中，一方面，拓扑绝缘体1表面的凹槽2具有会聚入射光的作用，使得入射光与拓扑绝缘体1的作用更强；另一方面，拓扑绝缘体1表面的凹槽2对贵金属颗粒3的光散射具有限制作用，从而在贵金属颗粒3附近形成更强的电场。这两方面的作用均增强了拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而实现更高效率的波长转换。
实施例2
在实施例1的基础上，在凹槽2内，贵金属颗粒3置于凹槽2的底部附近。这样一来，贵金属颗粒3将入射光吸引至凹槽2的底部附近，并限制在凹槽2的底部附近，这样将入射光引入到凹槽2内的更深处，更增强了贵金属颗粒3附近的电场和对入射光的利用效率，更进一步地增强了拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而实现了更高效率的波长转换。
实施例3
在实施例2的基础上，如图2所示，拓扑绝缘体1的表面上还设有贵金属颗粒3。在拓扑绝缘体1的表面上，贵金属颗粒3为多个。贵金属颗粒3不仅分布在相邻凹槽2的中间位置，而且分布在凹槽2的边缘。当贵金属颗粒3分布在拓扑绝缘体1表面上相邻凹槽2的中部时，在入射光照射下，此处的贵金属颗粒3也会产生表面等离激元共振，在贵金属颗粒3附近，尤其是贵金属颗粒3与拓扑绝缘体1表面之间形成强电场，从而增强拓扑绝缘体1的四波混频效应。当贵金属颗粒3分布在凹槽2的边缘处时，贵金属颗粒3对入射光具有强吸收效果，从而使得这些贵金属颗粒3对入射光具有会聚作用，从而在凹槽2内形成更强的电场，增强拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而实现高效率的波长转换。
更进一步地，在拓扑绝缘体1表面上，贵金属颗粒3的形状为倒梯形。也就是说，对于倒梯形，与拓扑绝缘体1接触的边短；与拓扑绝缘体1分离的边长。这样一来在拓扑绝缘体1与贵金属颗粒3之间形成空隙。当入射光照射倒梯形的贵金属颗粒3时，在空隙处形成强电场，这些强电场增强了拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而实现更高效率的波长转换。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于，包括拓扑绝缘体和贵金属颗粒，所述拓扑绝缘体的表面设有凹槽，所述凹槽内设有所述贵金属颗粒；应用时，应用可见光波段激光垂直或倾斜照射所述拓扑绝缘体的表面。
2.如权利要求1所述的基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于：所述凹槽为楔形。
3.如权利要求2所述的基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于：在所述凹槽内，所述贵金属颗粒置于所述凹槽的底部附近。
4.如权利要求3所述的基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于：所述拓扑绝缘体的表面上还设有所述贵金属颗粒。
5.如权利要求4所述的基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于：在所述拓扑绝缘体的表面上，所述贵金属颗粒为多个。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于：所述贵金属颗粒的材料为金或银。
7.如权利要求6所述的基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于：所述贵金属颗粒为球形。
8.如权利要求7所述的基于拓扑绝缘体的波长转换器件，其特征在于：所述拓扑绝缘体为Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Se3、Sb2Te3、InSb、Li2IrO3。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002229086A (ja) * 2001-02-02 2002-08-14 Mitsubishi Electric Corp 波長変換装置
US20020163689A1 (en) * 2001-03-30 2002-11-07 Shunichi Matsushita Method and apparatus for wavelength conversion
US7609932B1 (en) * 2006-07-06 2009-10-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Slot waveguide structure
US20100126567A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Lightwave Power, Inc. Surface plasmon energy conversion device
CN103472656A (zh) * 2013-09-26 2013-12-25 李瑛� 一种基于拓扑绝缘体的全光波长转换器件
US20150138553A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Device for detecting surface plasmon and polarization by using topological insulator, method of manufacturing the device, and method of detecting surface plasmon and polarization
CN109449237A (zh) * 2018-10-17 2019-03-08 东南大学 基于等离激元热电子的多层图案化光电转换器件及其制备方法
CN109888501A (zh) * 2019-02-18 2019-06-14 黄山学院 极化不敏感的拓扑绝缘体电磁诱导透明材料的单元结构
CN110531451A (zh) * 2019-09-04 2019-12-03 西安柯莱特信息科技有限公司 一种增强吸收的光学薄膜
CN111537474A (zh) * 2020-05-22 2020-08-14 金华伏安光电科技有限公司 一种表面等离激元共振湿度传感器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002229086A (ja) * 2001-02-02 2002-08-14 Mitsubishi Electric Corp 波長変換装置
US20020163689A1 (en) * 2001-03-30 2002-11-07 Shunichi Matsushita Method and apparatus for wavelength conversion
US7609932B1 (en) * 2006-07-06 2009-10-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Slot waveguide structure
US20100126567A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Lightwave Power, Inc. Surface plasmon energy conversion device
CN103472656A (zh) * 2013-09-26 2013-12-25 李瑛� 一种基于拓扑绝缘体的全光波长转换器件
US20150138553A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Device for detecting surface plasmon and polarization by using topological insulator, method of manufacturing the device, and method of detecting surface plasmon and polarization
CN109449237A (zh) * 2018-10-17 2019-03-08 东南大学 基于等离激元热电子的多层图案化光电转换器件及其制备方法
CN109888501A (zh) * 2019-02-18 2019-06-14 黄山学院 极化不敏感的拓扑绝缘体电磁诱导透明材料的单元结构
CN110531451A (zh) * 2019-09-04 2019-12-03 西安柯莱特信息科技有限公司 一种增强吸收的光学薄膜
CN111537474A (zh) * 2020-05-22 2020-08-14 金华伏安光电科技有限公司 一种表面等离激元共振湿度传感器

Non-Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDREAS AIGNER: "Topological-Insulator-Based Gap-Surface Plasmon Metasurfaces", 《PHOTONICS》 *
EKATERINA POUTRINA: "Enhancing four-wave-mixing processes by nanowire arrays coupled to a gold film", 《OPTICS EXPRESS》 *
HUA LU: "Sb2Te3 topological insulator_ Surface plasmon resonance and application in refractive index monitoring", 《AUSTRALIAN INSTITUTE FOR INNOVATIVE MATERIALS》 *
JE´RE´MY BUTET: "Optical Second Harmonic Generation in Plasmonic Nanostructures: From Fundamental Principles to Advanced Applications", 《ACS NANO》 *
JIA GUOZHI: "Localized surface plasmon enhanced photothermal conversion in Bi2Se3 topological insulator nanoflowers", 《SCIENTIFIC REPORTS》 *
JIAN WEI YOU: "Four-wave mixing of topological edge plasmons in graphene metasurfaces", 《SCIENCE ADVANCES》 *
SHUQING CHEN: "Few-Layer Topological Insulator for All-Optical Signal Processing Using the Nonlinear Kerr Effect", 《ADVANCED OPTICAL MATERIALS》 *
ZHOU LI: "Nonlinear response in a non-centrosymmetric topological insulator", 《PHYSICAL REVIEW B》 *
陈书青: "基于二维材料拓扑绝缘体的全光波长转换器件", 《中国博士学位论文全文数据库》 *

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