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微納尺度光開關是可集成光通訊、光計算器件及激光雷達等新一代光信息設備的核心基礎部件，其性能直接影響設備的功耗、集成度與應用場景。作為專注于光通信器件研發(fā)與銷售的廣西科毅光通信科技有限公司（官網：www.www.bmortechnologies.com），始終密切關注光開關技術的前沿突破，近日，中國科學院物理研究所李俊杰研究員團隊的最新研究，為超高開關比光開關的發(fā)展帶來了革命性思路。

一、光開關技術現狀：傳統方案的瓶頸與相變材料的崛起

目前，基于機械、電光及聲光調控的傳統光開關，普遍面臨功耗大、開關比小、結構復雜、不易集成等問題，嚴重限制了其在新興微納光學器件領域的應用。而硫系相變材料憑借相變前后顯著的光學參數變化，成為解決這一困境的關鍵 —— 其非易失相變特性無需額外外部驅動即可維持狀態(tài)，為低功耗、易制造、可集成的高性能光開關研發(fā)提供了全新方向。

二、中科院團隊硫系相變材料研究成果回顧

中國科學院物理研究所李俊杰團隊在硫系相變材料及其微納光學應用領域持續(xù)深耕，已取得一系列創(chuàng)新性成果：

• 利用Ge₂Sb₂Te₅的高損耗特性，在紫外到近紅外超寬波段實現超表面完美吸波器 [Laser Photonics Rev. 2023, 17, 2200364]；

• 通過幾何相位梯度優(yōu)化設計，開發(fā)出具有光子路由功能的動態(tài)調控雙層超表面 [Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2310626]，驗證了硫系相變材料在可調微納光學器件中的應用潛力；

• 撰寫綜述文章 [Adv. Sci. 2024, 11, 2306344]，全面評述硫系相變材料在可重構微納光學器件領域的應用，為行業(yè)發(fā)展提供重要參考。

三、最新突破：多層膜法布里 - 珀羅腔光開關技術解析

近日，該團隊基于硫系相變材料設計的多層膜法布里 - 珀羅（F-P）腔光開關，首次將Ge2Sb2Se4Te（GSST）薄膜引入 F-P 腔結構，實現了超高開關比的突破性進展。

核心原理：相變調控的 “開 - 關” 機制

團隊創(chuàng)新性地利用 GSST 薄膜的相變特性：

• 當 GSST 處于非晶態(tài)時，光開關滿足 F-P 腔駐波條件，光場局域增強使共振波長處反射率接近零；

• 當 GSST 相變?yōu)榫B(tài)時，其折射率顯著變化導致駐波條件被打破，反射率大幅提升，形成 “開 - 關” 狀態(tài)的高效切換。

結構優(yōu)化：性能躍升的關鍵

通過進一步優(yōu)化光開關結構（包括抗反射層Al2O3、頂部反射層 Au、介質復合層Al2O3/GSST/Al2O3和底部反射層 Pt/Ti 的厚度），在 1500nm 通訊波段，實驗 / 模擬最高開關比分別達到 735/2410，較文獻報道提升一個數量級，性能優(yōu)勢顯著。

四、技術示意圖與性能數據解析

圖 a 清晰展示了 GSST 光開關的多層結構及 “非晶態(tài) - 晶態(tài)” 相變下的反射率切換原理，核心在于 GSST 薄膜的折射率調控作用。

圖 b 通過模擬數據表明，GSST 厚度對開關比影響顯著，為結構優(yōu)化提供了關鍵參考。

圖 c 直觀呈現了非晶態(tài)時 F-P 腔的光場局域增強效應，解釋了近零反射率的形成機制。

圖 d 的 SEM 圖像驗證了多層膜結構的精確制備，為技術落地提供了實驗基礎。

圖 e 的實驗數據與模擬結果高度吻合，證實了超高開關比的可靠性。

圖 f 顯示該光開關在寬溫度范圍內性能穩(wěn)定，進一步拓展了其應用場景。

該研究成果以 “Ge2Sb2Se4Te-based Optical Switch with Ultra-high Contrast Ratio by Multilayer Fabry-Perot Cavity” 為題發(fā)表于《Advanced Science》（2 月 14 日），為光數據存儲、信息加密、動態(tài)光調制等領域提供了高性能光開關解決方案。

廣西科毅光通信科技有限公司（官網：www.www.bmortechnologies.com）作為光通信器件領域的專業(yè)供應商，深刻認識到此類超高開關比光開關的技術價值。未來，公司將持續(xù)關注硫系相變材料等前沿技術在光通信器件中的應用，致力于為客戶提供更低功耗、更高性能、更易集成的光開關產品與解決方案。

選擇合適的光開關是一項需要綜合考量技術、性能、成本和供應商實力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細對比關鍵參數，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術扎實、質量可靠、服務專業(yè)的合作伙伴。

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