CN113238308B - 一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件 - Google Patents

一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件 Download PDF

Info

Publication number
CN113238308B
CN113238308B CN202110495314.3A CN202110495314A CN113238308B CN 113238308 B CN113238308 B CN 113238308B CN 202110495314 A CN202110495314 A CN 202110495314A CN 113238308 B CN113238308 B CN 113238308B
Authority
CN
China
Prior art keywords
topological insulator
noble metal
metal particles
wavelength conversion
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110495314.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113238308A (zh
Inventor
李国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Suntex Technologies Co ltd
Original Assignee
Beijing Suntex Technologies Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Suntex Technologies Co ltd filed Critical Beijing Suntex Technologies Co ltd
Priority to CN202110495314.3A priority Critical patent/CN113238308B/zh
Publication of CN113238308A publication Critical patent/CN113238308A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113238308B publication Critical patent/CN113238308B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/008—Surface plasmon devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3536—Four-wave interaction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

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 (6)

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，所述凹槽为楔形，所述凹槽内设有所述贵金属颗粒，在所述凹槽内，所述贵金属颗粒置于所述凹槽的底部附近；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：所述拓扑绝缘体的表面上还设有所述贵金属颗粒。
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：在所述拓扑绝缘体的表面上，所述贵金属颗粒为多个。
4.如权利要求1-3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。
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：所述贵金属颗粒为球形。
6.如权利要求5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。
CN202110495314.3A 2021-05-07 2021-05-07 一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件 Active CN113238308B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110495314.3A CN113238308B (zh) 2021-05-07 2021-05-07 一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110495314.3A CN113238308B (zh) 2021-05-07 2021-05-07 一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113238308A CN113238308A (zh) 2021-08-10
CN113238308B true CN113238308B (zh) 2022-09-27

Family

ID=77132319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110495314.3A Active CN113238308B (zh) 2021-05-07 2021-05-07 一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113238308B (zh)

Citations (7)

* 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
US7609932B1 (en) * 2006-07-06 2009-10-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Slot waveguide structure
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
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

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002296629A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Furukawa Electric Co Ltd:The ４光波混合を用い雑音を考慮した波長変換方法と波長変換器および光源
US20100126567A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Lightwave Power, Inc. Surface plasmon energy conversion device
KR102176582B1 (ko) * 2013-11-19 2020-11-09 삼성전자주식회사 위상 절연체를 이용한 표면 플라즈몬 및 편광 검출소자와 그 제조방법 및 표면 플라즈몬과 편광 검출방법

Patent Citations (7)

* 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
US7609932B1 (en) * 2006-07-06 2009-10-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Slot waveguide structure
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
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 (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Enhancing four-wave-mixing processes by nanowire arrays coupled to a gold film;Ekaterina Poutrina;《OPTICS EXPRESS》;20120426;全文 *
Few-Layer Topological Insulator for All-Optical Signal Processing Using the Nonlinear Kerr Effect;Shuqing Chen;《advanced optical materials》;20150916;全文 *
Four-wave mixing of topological edge plasmons in graphene metasurfaces;Jian Wei You;《SCIENCE ADVANCES》;20200327;全文 *
Localized surface plasmon enhanced photothermal conversion in Bi2Se3 topological insulator nanoflowers;Jia Guozhi;《Scientific reports》;20160512;全文 *
Sb2Te3 topological insulator_ Surface plasmon resonance and application in refractive index monitoring;Hua Lu;《Australian Institute for Innovative Materials》;20191231;全文 *
Topological-Insulator-Based Gap-Surface Plasmon Metasurfaces;Andreas Aigner;《photonics》;20210204;全文 *
基于二维材料拓扑绝缘体的全光波长转换器件;陈书青;《中国博士学位论文全文数据库》;20190331;参见正文第3页，第59-73页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113238308A (zh) 2021-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Noskov et al. Nonlinear metal–dielectric nanoantennas for light switching and routing
US20060109541A1 (en) Controlling resonant cells of a composite material
JP2006196484A5 (zh)
JPH03265827A (ja) 量子井戸光学デバイス
Connell et al. Integrating photonics with luminescent solar concentrators: optical transport in the presence of photonic mirrors
CN113238308B (zh) 一种基于拓扑绝缘体的波长转换器件
CN113258428A (zh) 一种利用超透镜对面发射激光器进行多维度光场调控的方法
CN105552564A (zh) 偏振不敏感的相位梯度超表面
CN107885007A (zh) 一种基于石墨烯和光栅复合结构的太赫兹调制器
Hathwar et al. Nonequilibrium electron and phonon dynamics in advanced concept solar cells
CN106663918A (zh) 二维光子晶体面发射激光器
Zhang et al. High-efficiency photon capturing in ultrathin silicon solar cells with double-sided skewed nanopyramid arrays
CN110099556A (zh) 一种宽带电磁屏蔽结构及其设计方法
CN102611002A (zh) 低发散角全布拉格反射波导半导体激光器阵列
CN109298583A (zh) 一种基于石墨烯光学双稳态的全光开关及光存储器
CN103367473B (zh) 一种金属微腔光耦合太赫兹量子阱光子探测器
KR20120027713A (ko) 표면 플라즈몬 밴드-에지 레이저
CN117075409B (zh) 一种可增强二次谐波产生效率的bic超表面
Argyropoulos et al. Enhanced nonlinear effects in metamaterials and plasmonics
Chou et al. Surface plasmon polariton nanolasers: coherent light sources for new applications
Sabaeian et al. Plasmonic excitation-assisted optical and electric enhancement in ultra-thin solar cells: the influence of nano-strip cross section
CN105372758B (zh) 条形太赫兹波偏振分束器
CN106405735B (zh) 硅阵列结构的太赫兹波偏振分束器
CN108873394B (zh) 一种保偏光纤声光电光器件
CN113311635A (zh) 一种基于拓扑绝缘体和贵金属的波长转换器件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220906

Address after: 100071 203, building 2, No.9 Haiying Road, Science City, Fengtai District, Beijing

Applicant after: BEIJING SUNTEX TECHNOLOGIES CO.,LTD.

Address before: 250000 No. 802, unit 1, building 7, Huiyuan 1st District, Lixia District, Jinan City, Shandong Province

Applicant before: Li Guoqiang

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant