Phase change material-based nano-cavity as an efficient optical modulator

材料科学 光电子学 光调制器 吸收(声学) 无定形固体 光子学 光学腔 相位调制 光学 激光器 相位噪声 物理 复合材料 有机化学 化学
作者
Sandeep Kumar Chamoli,Gopal Verma,Subhash C. Singh,Chunlei Guo
出处
期刊:Nanotechnology [IOP Publishing]
卷期号:32 (9): 095207-095207 被引量:26
标识
DOI:10.1088/1361-6528/abcb7a
摘要

Abstract Structural phase transition induced by temperature or voltage in phase change materials has been used for many tunable photonic applications. Exploiting reversible and sub-ns fast switching in antimony trisulfide (Sb 2 S 3 ) from amorphous (Amp) to crystalline (Cry), we introduced a reflection modulator based on metal–dielectric–metal structure. The proposed design exhibits tunable, perfect, and multi-band absorption from visible to the near-infrared region. The reflection response of the system shows >99% absorption of light at normal incidence. The maximum achievable modulation efficiency with a narrow line width is ∼98%. Interestingly, the designed cavity supports critical resonance in an ultrathin (∼ λ /15) Sb 2 S 3 film with perfect, broadband, and tunable absorption. Finally, we proposed a novel hybrid cavity design formed of Cry and Amp Sb 2 S 3 thin films side-by-side to realize an optical modulator via relative motion between the incident light beam and cavity. The proposed lithographic free structure can be also used for filtering, optical switching, ultrathin photo-detection, solar energy harvesting, and other energy applications.

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