[发明专利]一种嵌入型拓扑绝缘体波长转换器件

说明书

本发明涉及波长转换领域，具体提供了一种嵌入型拓扑绝缘体波长转换器件，包括基底、第一贵金属部、第二贵金属部、拓扑绝缘体，第一贵金属部和第二贵金属部置于基底上，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙，第一贵金属部、间隙、第二贵金属部构成金属‑介质‑金属波导，第一贵金属部和第二贵金属部靠近间隙处分别设有第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔对称地设置在间隙的两侧，拓扑绝缘体填充满第一空腔和第二空腔。本发明能够实现高效率的波长转换。

技术领域

本发明涉及波长转换领域，具体涉及一种嵌入型拓扑绝缘体波长转换器件。

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器件的尺寸大，波长转换的效率低。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种嵌入型拓扑绝缘体波长转换器件，包括基底、第一贵金属部、第二贵金属部、拓扑绝缘体，第一贵金属部和第二贵金属部置于基底上，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙，第一贵金属部、间隙、第二贵金属部构成金属-介质-金属波导，第一贵金属部和第二贵金属部靠近间隙处分别设有第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔对称地设置在间隙的两侧，拓扑绝缘体填充满第一空腔和第二空腔。

更进一步地，拓扑绝缘体与间隙的距离小于10纳米。

更进一步地，第一空腔和第二空腔为长方形，长方形的长边方向沿金属-介质-金属波导的方向。

更进一步地，在第一空腔和第二空腔处，间隙宽。

更进一步地，在第一空腔和第二空腔处，间隙为弧形。

更进一步地，在第一空腔和第二空腔处，间隙为矩形。

更进一步地，第一贵金属部和第二贵金属部的材料为金或银。

更进一步地，间隙的宽度小于60纳米。

更进一步地，基底的材料为二氧化硅。

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：本发明提供了一种嵌入型拓扑绝缘体波长转换器件，包括基底、第一贵金属部、第二贵金属部、拓扑绝缘体，第一贵金属部和第二贵金属部置于基底上，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙，第一贵金属部、间隙、第二贵金属部构成金属-介质-金属波导，第一贵金属部和第二贵金属部靠近间隙处分别设有第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔对称地设置在间隙的两侧，拓扑绝缘体填充满第一空腔和第二空腔。应用时，电磁波被耦合进入金属-介质-金属波导，在金属-介质-金属波导内形成表面等离极化激元，并在金属-介质-金属波导的侧面形成强电场，这些强电场与拓扑绝缘体产生作用，增强了拓扑绝缘体的四波混频效应，从而实现高效率的波长转换。另外，本发明是基于波导结构的，在金属-介质-金属波导的间隙外设置拓扑绝缘体，器件的尺寸小。

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是一种嵌入型拓扑绝缘体波长转换器件的示意图。

图2是又一种嵌入型拓扑绝缘体波长转换器件的示意图。

图中：1、第一贵金属部；3、第二贵金属部；3、间隙；4、第二空腔；5、第一空腔。

具体实施方式