Совместное исследование учёных Института физики ЕГУ и партнеров из Национального университета Сингапура было опубликовано в международном научном журнале «Advanced Optical Materials». Авторы исследования изучили оптические свойства природного минерала мусковита и открыли возможности его применения для создания сверхтонких нанофотонных устройств.
Учёные выяснили, что у мусковита низкий показатель преломления и небольшие оптические потери в спектральном диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного. Эти свойства важны для создания ван-дер-ваальсовых сверхтонких фотонных устройств.
Итоги исследования представлены в статье , соавторами которой являются сотрудники Института физики ЕГУ Мери Айрапетян, Максим Саргсян, Давид Караханян, Ани Хачатрян, Мария Левонян, Арцруни Маргарян и Давид Казарян.
Исследовательская группа определила оптические константы мусковита в диапазоне длины волн от 250 до 1700 нм. С помощью спектроскопической микроэллипсометрии учёные описали анизотропное диэлектрическое эхо мусковита и выявили, что в рассмотренном спектральном диапазоне у материала низкий показатель преломления и едва заметное поглощение.
Исследователи также продемонстрировали, что у мусковита слабая плоскостная анизотропия, которую можно игнорировать в случае тонких полос, толщина которых меньше 250 нм. Эти результаты показывают возможности использования мусковита как оптической полосы с низким показателем преломления в фотонных компонентах на основе ван-дер-ваальсовых материалов.
Оптические свойства и сравнение показателей преломления мусковита и MoS2
В ходе следующего этапа исследования учёные сопоставили мусковит с ван-дер-ваальсовым дисульфидом молибдена (MoS2), к которого высокий показатель преломления, для проектирования нанофотонных компонентов. Резкое противопоставление показателей преломления материалов позволяет эффективно управлять светом с помощью оптической интерференции.
На основе данного сочетания исследователи спроектировали полностью ван-дер-ваальсовы брэгговские отражатели (DBR) и коротковолновые дихроичные лучевые светоделители (DSB), которые работают в ближней инфракрасной (NIR) области спектра.
Общая толщина DBR, состоящего из пяти полос, —&Բ;650 нм, а его среднее преломление в диапазоне длины волн с длиной более 1100 нм превышает 95%. Толщина коротковолнового DSB —&Բ;690 нм. Он обеспечивает 98% проницаемости в среднем в спектральном диапазоне от 990 до 1040 нм, параллельно сохраняя высокое преломление в диапазоне длины волн от 1240 до 1700 нм.
Полученные результаты показывают возможности соединения мусковита и ван-дер-ваальсовых материалов с высоким показателем преломления для создания тонких, эффективных оптических компонентов.
Структура и оптические характеристики полностью ван-дер-ваальсовых нанофотонных компонентов, состоящих из мусковита и MoS2
Затем исследователи представили схематические изображения слоистых структур, профили показателей преломления и измеренное и смоделированное оптическое эхо компонентов.
Итоги исследования показали потенциал мусковита как материала с низкими оптическими потерями для создания полностью ван-дер-ваальсовых нанофотонных компонентов следующего поколения. Совместная работа учёных ЕГУ и иностранных партнеров способствует исследованию новых вещественных решений для проектирования сверхтонких оптических устройств.