使用偶氮苯单分子层的光学可调微谐振器

光开关有机分子可在外部光刺激下发生可逆结构变化。这些光控分子已用于智能聚合物、光栅膜的光学写入乃至可控体内药物释放的开发。作为结构上最简单的光开关类别，偶氮苯已成为最普遍、表征最充分且被最广泛实现的有机分子开关。鉴于其可预测响应，它们极适合创建全光控开关。然而，制造仅由偶氮苯构成同时保持光开关功能的单片光学器件颇具挑战。本工作中，我们将集成光子学与光开关有机分子结合，以创建光控集成器件。一个二氧化硅环形谐振腔被修饰以偶氮苯衍生物单分子层。功能化后，负载腔的 Q 值高于 100,000。当 450 nm 光耦合入腔共振时，偶氮苯从反式异构体异构化为顺式异构体，引起折射率变化。由于腔的共振波长由折射率决定，共振波长随之平行改变。在 1300 nm 探测波长下，波长偏移由 450 nm 光的持续时间与强度以及器件表面偶氮苯官能团密度决定，提供多种控制机制。利用该光开关器件，演示了在近红外中远达腔自由光谱范围百分之六十的共振频率调谐。调谐的动力学与光谱及椭偏测量结合有限元方法计算的结果一致。