通过Sb2S3增强的非互易光栅在玻璃基底上的非对称光传输

《Journal of Materials Chemistry C》：Asymmetric light transmission via Sb2S3-enhanced nonreciprocal gratings on a glass substrate

我们提出并展示了基于玻璃基底沉积硫化锑（Sb?S?）的紧凑型高性能光学隔离器。非晶硅（a-Si）光栅与分层材料产生的垂直非对称性，实现了近红外波段方向依赖的光传输。严格耦合波分析（RCWA）仿真表明，硫化锑显著增强了非递归传输对比度，在周期1 μm、填充因子0.5、沟槽深度0.36 μm的a-Si光栅下，隔离比达22.28 dB。破镜对称性实现了TE和TM极化选择性隔离，计算与实测透射谱吻合，验证了模型和制造工艺。硫化锑向晶态转变可进一步提升非对称传输，为可扩展、高效、宽带非递归光子器件提供了新途径。

　　

我们提出并展示了一种紧凑型、高性能的光学隔离器，该隔离器利用了在玻璃基底上沉积的三硫化锑（Sb?S?）增强的非互易光栅。由于多层结构和非晶硅（a-Si）光栅的存在，产生了垂直不对称性，从而在近红外光谱范围内实现了方向依赖的光传输行为。严格的耦合波分析（RCWA）模拟表明，引入三硫化锑显著提高了非互易传输的对比度，在Sb?S?/玻璃堆栈结构中，当a-Si表面光栅的周期p为1 μm、填充因子f为0.5、槽深h为0.36 μm时，其隔离比可达22.28 dB。这种不对称性使得光隔离具有偏振选择性，能够支持横电（TE）和横磁（TM）两种偏振方式。计算得到的透射光谱与实测结果在法线入射条件下高度吻合，证实了光栅模型的正确性和制造工艺的精确性。当三硫化锑转变为晶体相时，两种偏振方式的不对称传输特性都会显著增强，这一点也得到了模型的验证。这项工作为基于低成本且多功能材料平台的可扩展、高效、宽带非互易光子器件的发展提供了有前景的途径。