Широкополосные прозрачные оптические материалы с фазовым переходом для высокопроизводительной энергонезависимой фотоники

Оптические материалы с фазовым переходом (O-PCM) — уникальный класс материалов, характеризующихся исключительно большим контрастом оптических свойств при твердотельном фазовом переходе, — широко применяются в фотонных устройствах, таких как переключатели, маршрутизаторы и реконфигурируемая метаоптика. Современные O-PCM, например Ge–Sb–Te (GST), одновременно демонстрируют большие изменения показателя преломления (Δn) и оптических потерь (Δk). Взаимосвязь этих двух оптических свойств принципиально ограничивает характеристики многих устройств. В данной работе представлен новый класс O-PCM на основе Ge–Sb–Se–Te (GSST), устраняющий эту традиционную взаимосвязь. Оптимизированный сплав Ge2Sb2Se4Te1 сочетает широкополосную прозрачность (1–18,5 мкм), большой оптический контраст (Δn = 2,0) и значительно улучшенную способность к стеклообразованию, что открывает возможности для создания принципиально нового спектра инфракрасных и тепловых фотонных устройств. Кроме того, продемонстрированы энергонезависимые интегрированные оптические переключатели с рекордно низкими потерями и большим коэффициентом контрастности, а также пиксель пространственного модулятора света с электрическим управлением, что подтверждает перспективность этого материала для масштабируемой энергонезависимой фотоники.