一种拓扑绝缘体波长转换器件的制作方法

本发明涉及波长转换领域，具体涉及一种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的效率低。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种拓扑绝缘体波长转换器件，包括拓扑绝缘体和贵金属微纳结构，贵金属微纳结构周期性地置于拓扑绝缘体的表面；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，还包括透明介质微纳结构，透明介质微纳结构置于拓扑绝缘体和贵金属微纳结构之间。

更进一步地，透明介质微纳结构置于贵金属微纳结构中部的下侧。

更进一步地，透明介质微纳结构的尺寸小于贵金属微纳结构的尺寸。

更进一步地，透明介质微纳结构的厚度小于40纳米。

更进一步地，还包括贵金属微纳颗粒，贵金属微纳颗粒置于拓扑绝缘体的表面上。

更进一步地，贵金属微纳颗粒为球形。

更进一步地，贵金属微纳颗粒与贵金属微纳结构之间的距离小于80纳米。

更进一步地，拓扑绝缘体为bi2se3、bi2te3、sb2se3、sb2te3、insb、li2iro3。

更进一步地，贵金属微纳结构为圆盘形。

本发明的有益效果：本发明提供了一种拓扑绝缘体波长转换器件，包括拓扑绝缘体和贵金属微纳结构，贵金属微纳结构周期性地置于拓扑绝缘体的表面；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。在入射光照射下，贵金属微纳结构产生局域表面等离激元共振，在拓扑绝缘体表面形成强电场，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。

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是一种拓扑绝缘体波长转换器件的示意图。

图2是又一种拓扑绝缘体波长转换器件的示意图。

图3是再一种拓扑绝缘体波长转换器件的示意图。

图中：1、拓扑绝缘体；2、贵金属微纳结构；3、透明介质微纳结构；4、贵金属微纳颗粒。

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

本发明提供了一种拓扑绝缘体波长转换器件，如图1所示，包括拓扑绝缘体1和贵金属微纳结构2。贵金属微纳结构2周期性地置于拓扑绝缘体1的表面。贵金属微纳结构2的材料为金或银。贵金属微纳结构2为圆盘形、矩形或方形。拓扑绝缘体1为bi2se3、bi2te3、sb2se3、sb2te3、insb、li2iro3。

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。在入射光照射下，贵金属微纳结构2产生局域表面等离激元共振，在拓扑绝缘体1表面形成强电场，增强了拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而实现高效率的波长转换。

另外，贵金属微纳结构2还可以为球形。当入射光照射球形贵金属微纳结构2时，在贵金属微纳结构2与拓扑绝缘体1之间形成强电场，该强电场增强了拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而实现高效率的波长转换。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，还包括透明介质微纳结构3，透明介质微纳结构3置于拓扑绝缘体1和贵金属微纳结构2之间。透明介质微纳结构3的材料为二氧化硅。这样一来，强电场还聚集在贵金属微纳结构2和拓扑绝缘体1之间，从而在拓扑绝缘体1表面形成更强的电场，这些电场更多地增强拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而实现更高效率的波长转换。进一步地，透明介质微纳结构3置于贵金属微纳结构2中部的下侧，以便于强电场更多地集中在贵金属微纳结构2的下侧。透明介质微纳结构3的尺寸小于贵金属微纳结构2的尺寸，透明介质微纳结构3的厚度小于40纳米。这样一来，在贵金属微纳结构2和拓扑绝缘体1之间形成波导模式，从而在贵金属微纳结构2和拓扑绝缘体1之间形成更强的电场，从而更多地增强拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而实现更高效率的波长转换。

实施例3

在实施例2的基础上，如图3所示，还包括贵金属微纳颗粒4，贵金属微纳颗粒4置于拓扑绝缘体1的表面上。贵金属微纳颗粒4为球形。贵金属微纳颗粒4与贵金属微纳结构2之间的距离小于80纳米。优选地，贵金属微纳颗粒4余贵金属微纳结构2之间的距离小于40纳米。这样一来，贵金属微纳结构2和贵金属微纳颗粒4之间形成强耦合，从而将贵金属微纳结构2边缘的强电场引向拓扑绝缘体1的表面，从而在拓扑绝缘体1表面形成更强的电场，从而更多地增强拓扑绝缘体1的四波混频效应，从而实现更高效率的波长转换。另外，在贵金属微纳颗粒4附近也会形成强电场，这些电场也会增强拓扑绝缘体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。

技术特征：

1.一种拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于，包括拓扑绝缘体和贵金属微纳结构，所述贵金属微纳结构周期性地置于所述拓扑绝缘体的表面；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所述的拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于：还包括透明介质微纳结构，所述透明介质微纳结构置于所述拓扑绝缘体和所述贵金属微纳结构之间。

3.如权利要求2所述的拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于：所述透明介质微纳结构置于所述贵金属微纳结构中部的下侧。

4.如权利要求3所述的拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于：所述透明介质微纳结构的尺寸小于所述贵金属微纳结构的尺寸。

5.如权利要求4所述的拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于：所述透明介质微纳结构的厚度小于40纳米。

6.如权利要求1-5任一项所述的拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于：还包括贵金属微纳颗粒，所述贵金属微纳颗粒置于所述拓扑绝缘体的表面上。

7.如权利要求6所述的拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于：所述贵金属微纳颗粒为球形。

8.如权利要求7所述的拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于：所述贵金属微纳颗粒与所述贵金属微纳结构之间的距离小于80纳米。

9.如权利要求8所述的拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于：所述拓扑绝缘体为bi2se3、bi2te3、sb2se3、sb2te3、insb、li2iro3。

10.如权利要求9所述的拓扑绝缘体波长转换器件，其特征在于：所述贵金属微纳结构为圆盘形。

技术总结
本发明涉及波长转换领域，具体提供了一种拓扑绝缘体波长转换器件，包括拓扑绝缘体和贵金属微纳结构，贵金属微纳结构周期性地置于拓扑绝缘体的表面；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。在入射光照射下，贵金属微纳结构产生局域表面等离激元共振，在拓扑绝缘体表面形成强电场，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。

技术研发人员：李国强
受保护的技术使用者：李国强
技术研发日：2021.05.07
技术公布日：2021.08.24