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机械光子学：柔性单晶有机波导与电路

DOI：10.1002/anie.202003820 期刊：Angewandte Chemie International Edition 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 通过结合柔性晶体的机械与光子特性来实现电路的微加工，对开发柔性微型光子器件至关重要。深入理解分子堆积方式及分子间相互作用的能量学原理，是设计具有本征柔性与光学特性的晶体材料的基础。我们报道了一种具有高长径比的二噻吩并[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪（1）一维光学波导晶体，该晶体展现出优异的机械柔韧性和选择性蓝光自吸收特性（其荧光发射的蓝光部分）。虽然宏观晶体呈现弹性，但由于显著的表面临界吸附能，沉积在玻璃表面的微晶行为类似塑性晶体，这使得通过原子力显微镜悬臂梁尖端的微机械操作来构建光子电路成为可能。值得注意的是，这种柔性晶体波导在直线和弯曲构型下，其输出端均呈现与光路相关的荧光信号，适用于波分复用技术。通过微操控技术将两个弧形晶体组合构建的未来可重构定向耦合器，能利用倏逝波耦合分割光信号，并以不同分光比从两个输出端传输信号。该机械微操控技术亦可有效推广至任意柔性晶体，用于设计和刻蚀复杂光子电路。
作者： Rajadurai Chandrasekar，Mari Annadhasan，Abhijeet R. Agrawal，Surojit Bhunia，Vuppu Vinay Pradeep，Sanjio S. Zade，Chilla Malla Reddy
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为展示二噻吩并[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪单晶(1)罕见的力光耦合特性——即机械柔性与波分复用(WDM)的协同效应，并探索其在柔性微型光子器件中的应用潜力。

研究成果

所展示的高长径比一维宏观晶体（1）在三点弯曲测试中表现出弹性，而微晶在原子力显微镜悬臂梁尖端压力下则呈现塑性晶体行为。这种柔性晶体波导可通过改变传输光的光程长度应用于波分复用技术。该机械微操控技术可推广至任意柔性晶体，用于设计和雕刻复杂光子电路。

研究不足

该研究的局限性在于可用于微晶的机械操控技术，以及光子电路在实际应用中需进一步优化。

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