新型二维材料能以高精度、低损耗操纵光线

为了满足通信网络和先进光学系统对高效、可调谐光学材料的日益增长的需求，阿布扎比纽约大学光子学研究实验室（PRL）的研究团队开发出了一种新型二维（2D）材料，这种材料能够以极高的精度和最小的损耗操纵光。

可调谐光学材料（TOMs）正在彻底改变现代光电子技术，即检测、产生和控制光的电子设备。在集成光子电路中，精确控制材料的光学特性对于开启光操纵领域的突破性和多样化应用至关重要。

二维材料，如过渡金属二硫化物（TMDs）和石墨烯，对外部刺激表现出非凡的光学响应。然而，如何在短波红外（SWIR）区域实现独特的调制，同时在紧凑的空间内保持精确的相位控制和较低的信号损耗，一直是个难题。

在一篇题为“基于铁离子2D材料的复合硅光子学中的光电调谐”（Electro-Optic Tuning in Composite Silicon Photonics Based on Ferroionic 2D Materials）的新论文中，由研究科学家加达-杜沙克（Ghada Dushaq）和电气工程副教授兼 PRL 实验室主任马哈茂德-拉拉斯（Mahmoud Rasras）领导的科学家团队展示了利用铁离子二维材料 CuCrP2S6 (CCPS) 进行主动光操纵的新途径。

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CCPS的结构特征

通过将首创的二维原子级薄材料集成到硅芯片上的微环结构中，该团队提高了设备的效率和紧凑性。

当这些二维材料被集成到硅光学器件上时，它们就能在不产生任何衰减的情况下精细调节传输信号的光学特性。这项技术有望彻底改变环境传感、光学成像和神经形态计算等对光灵敏度要求极高的领域。

Rasras说：“这项创新技术可精确控制折射率，同时最大限度地减少光损耗，提高调制效率，并减少占地面积，使其适用于下一代光电子技术。从相控阵和光学开关到环境传感和计量、光学成像系统以及光敏人工突触中的神经形态系统，都有一系列令人兴奋的潜在应用。”

相关链接：https://phys.org/news/2024-04-2d-material-remarkable-precision-minimal.html

论文链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01432-2