Language
Country/Area
No result found
Bí mật của ống dẫn sóng khe: Tại sao chúng lại làm tăng cường độ ánh sáng đáng kể như vậy?
Khi công nghệ phát triển với tốc độ nhanh chóng, tốc độ phát triển của quang tử cũng tăng tốc. Trong số đó, ống dẫn sóng khe, một loại công nghệ ống dẫn sóng quang học mới, đang nhanh chóng thu hút sự chú ý của các nhà khoa học. Nó sử dụng cấu trúc của vật liệu có chiết suất cao và rãnh có chiết suất thấp để đạt được khả năng giới hạn và dẫn hướng ánh sáng mạnh mẽ, đồng thời cho thấy tiềm năng to lớn trong nhiều lĩnh vực ứng dụng.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của ống dẫn sóng khe dựa trên sự không liên tục của trường điện (trường E) tại các giao diện có chiết suất cao. Theo phương trình Maxwell, để thỏa mãn tính liên tục của thành phần đều đặn của trường dịch chuyển điện tại giao diện môi trường, trường E tương ứng phải không liên tục ở phía có chiết suất thấp và có biên độ cao hơn.
Khi cường độ điện trường của vật liệu có chiết suất cao được tăng cường đáng kể ở khu vực rãnh, cường độ ánh sáng trong rãnh đạt đến mức mà các ống dẫn sóng truyền thống không thể đạt được.
Lịch sử phát minh
Sự ra đời của ống dẫn sóng khe bắt đầu từ năm 2003, khi Vilson Rosa de Almeida và Carlos Angulo Barrios của Đại học Cornell tình cờ phát hiện ra hiện tượng này trong quá trình nghiên cứu lý thuyết về ống dẫn sóng quang tử silicon có độ tương thích cao. Năm 2004, các nhà nghiên cứu đã báo cáo về ống dẫn sóng khe đầu tiên được tạo ra trong hệ thống vật liệu Si/SiO₂ và đã chứng minh thành công trong thực nghiệm ở bước sóng hoạt động là 1,55 micron.
Sau đó, nhiều cấu trúc ống dẫn sóng dựa trên khái niệm ống dẫn sóng khe đã được đề xuất và xác minh, thúc đẩy sự tiến bộ của quang tử học.
Công nghệ sản xuất
Các ống dẫn sóng khe có thể được chế tạo bằng nhiều kỹ thuật chế tạo vi mô-nano khác nhau, bao gồm quang khắc chùm electron, quang khắc, lắng đọng hơi hóa học (CVD), oxy hóa nhiệt, khắc ion phản ứng và nhiều kỹ thuật khác. Các kỹ thuật thông thường này đã cho phép các nhà nghiên cứu chế tạo các ống dẫn sóng khe có cấu hình khác nhau trong các hệ vật liệu khác nhau như Si/SiO₂ và Si₃N₄/SiO₂.
Mặc dù công nghệ sản xuất ống dẫn sóng khe vẫn còn nhiều thách thức, nhưng chúng có thể dẫn ánh sáng ở quy mô nhỏ hơn so với ống dẫn sóng truyền thống, điều này có thể mở ra nhiều ứng dụng mới.
Triển vọng ứng dụng
Đặc điểm quan trọng nhất của ống dẫn sóng khe là chúng có thể tạo ra biên độ trường E cao và cường độ ánh sáng trong các vật liệu có chiết suất thấp, cho phép chúng thể hiện tiềm năng tương tác hiệu quả trong quang tử tích hợp như chuyển mạch quang, khuếch đại quang và phát hiện . Ngoài các ứng dụng cơ bản này, các ống dẫn sóng khe có thể cải thiện đáng kể độ nhạy của các thiết bị cảm biến quang học, hiệu quả của các đầu dò quang học trường gần và thậm chí các bộ tách ống dẫn sóng khe được thiết kế ở tần số terahertz có thể đạt được sự lan truyền có tổn thất thấp, có phạm vi rộng. ứng dụng. Không gian ứng dụng.
Phần kết luậnVới sự phát triển của công nghệ ống dẫn sóng khe, nó đang trở thành một nhánh quan trọng trong lĩnh vực quang tử, mang lại vô số khả năng. Việc các nhà khoa học tiếp tục thử nghiệm và khám phá công nghệ này, dù là trong các cấu trúc rãnh đa dạng hay trong các ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, sẽ mang lại nhiều đổi mới và thách thức hơn cho việc thiết kế các thiết bị quang học trong tương lai. Liệu những tiến bộ công nghệ trong tương lai có đưa chúng ta đến kỷ nguyên mà quang tử trở nên phổ biến không?
