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Fibra de cristal fotónico embebido de disulfuro de molibdeno 2D para retardador de fase de todas las fibras

Ding Zhong ^1,2, Jiajie Gan ^2,3, Jiantao Peng ^2,3

¹Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), School of Physics, Renmin University of China, Beijing, 100872, China.
²Basic Research Centre of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, School of Physics, South China Normal University, Guangzhou, 510006, China.
³Guangdong-Hong Kong Joint Laboratory of Quantum Matter, Frontier Research Institute for Physics, South China Normal University, Guangzhou, 510006, China.
⁴State Key Laboratory for Mesoscopic Physics, Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Academy for Advanced Interdisciplinary Studies, School of Physics, Peking University, Beijing, 100871, China.
⁵Interdisciplinary Institute of Light-Element Quantum Materials and Research Centre for Light-Element Advanced Materials, Peking University, Beijing, 100871, China.
⁶Russell Centre for Advanced Lightwave Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics and Hangzhou Institute of Optics and Fine Mechanics, Hangzhou, 311421, China.
⁷Group for Fibre Optics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, 1015, Switzerland.
⁸Institute of Interdisciplinary Physical Sciences, School of Physics, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, 210094, China.
⁹Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, 650093, China.
¹⁰College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing, 100871, China.
¹¹Beijing Graphene Institute (BGI), Beijing, 100095, China.

⁰Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), School of Physics, Renmin University of China, Beijing, 100872, China.

Advanced Materials (deerfield Beach, Fla.) +

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22 de agosto de 2025

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Resumen

Los investigadores desarrollaron un método selectivo de deposición de vapor para cultivar disulfuro de molibdeno 2D anisotrópico (MoS2) en fibras de cristal fotónico (PCF). Este retrasador de fase MoS2-PCF ofrece un control de polarización robusto en condiciones adversas, superando las opciones comerciales.

Área De La Ciencia

Fotónica y ciencias de los materiales
Optoelectrónica y sus derivados
Nanotecnología

Sus Antecedentes

Los materiales bidimensionales (2D) integrados con fibras ópticas permiten dispositivos avanzados como sensores y moduladores.
La deposición directa de vapor permite el crecimiento de material 2D a escala de centímetros, superando las limitaciones de los materiales transferidos.
El crecimiento de material 2D convencional basado en fibra produce estructuras isotrópicas, lo que dificulta las aplicaciones que requieren birefringencia, como los retardadores de fase.

Objetivo Del Estudio

Desarrollar un método para el crecimiento anisotrópico de material 2D dentro de las fibras ópticas.
Para diseñar el retardo de fase en las fibras cristalinas fotónicas (PCF) utilizando disulfuro de molibdeno 2D (MoS2).
Para crear un retrasador de fase robusto para la manipulación de la polarización.

Principales Métodos

Se empleó una técnica de deposición selectiva de vapor para el crecimiento simétrico no circular de MoS2.
El MoS2 fue cultivado directamente en fibras de cristal fotónico (PCF).
El crecimiento anisotrópico de MoS2 se utilizó para diseñar el retraso de fase.

Principales Resultados

Se logró un retraso de fase por ingeniería anisotrópica en PCF integrados con MoS2.
El alto índice de refracción de MoS2 rompió efectivamente la degeneración del modo de polarización en el PCF.
Se demostró un retardador de fase con una longitud de ritmo de aproximadamente 7,7 cm.
El retrasador de fase MoS2-PCF mostró una estabilidad térmica excepcional con una fluctuación mínima de fase (≈3,3 ° sobre 25 200 °C).
El dispositivo exhibió un rendimiento confiable bajo exposición al aire libre, deformación y alta temperatura / humedad.

Conclusiones

El método de deposición selectiva de vapor propuesto permite el crecimiento anisotrópico de material 2D en las fibras.
El retrasador de fase MoS2-PCF proporciona una solución robusta para el control de la polarización en los sistemas de fibra.
Este trabajo ofrece una nueva vía para fabricar dispositivos de fibra avanzados con propiedades ópticas de ingeniería.

Palabras clave:

Fibra de material 2D Modulación de la birefringencia retrasador de fase crecimiento selectivo