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中科院西安光機所在超構表面非線(xiàn)性光子學(xué)領(lǐng)域取得新進(jìn)展
來(lái)源：MEMS
瀏覽次數：492 發(fā)布時(shí)間：2024-09-23
近日，中國科學(xué)院西安光機所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室非線(xiàn)性光子技術(shù)及應用課題組在超構表面非線(xiàn)性光子學(xué)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Ultrabroadband nonlinear enhancement of mid-infrared frequency upconversion in hyperbolic metamaterials”為題，發(fā)表于國際著(zhù)名期刊Nanoscale Horizons。
超構材料已顯示出在納米尺度上增強非線(xiàn)性過(guò)程的巨大潛力。眾多研究表明，超構表面可以在亞波長(cháng)的納米結構中增強光與物質(zhì)的相互作用，突破傳統非線(xiàn)性光參量過(guò)程的相位匹配限制。然而，現有的超構表面通常依賴(lài)于窄帶的高品質(zhì)因子共振來(lái)實(shí)現局域場(chǎng)增強，這為超寬帶非線(xiàn)性頻率轉換技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展帶來(lái)巨大挑戰。該課題組提出利用間隙等離子體模式實(shí)現模場(chǎng)重疊和寬帶增強的方法，通過(guò)設計由三角金字塔形狀的Au-ZnO多層結構組成的雙曲超構材料（hyperbolic metamaterials, HMMs），首次在3-5 μm中紅外波段理論驗證了超寬帶非線(xiàn)性頻率上轉換技術(shù)。
雙曲超構材料多層系統的間隙等離子體模式在近紅外泵浦光波長(cháng)處激發(fā)窄的高階諧振，而偶極子產(chǎn)生的慢光效應在中紅外波長(cháng)處實(shí)現超寬帶近場(chǎng)增強。三角金字塔形狀的對稱(chēng)性破壞將這些諧振模式局域化在尖端，實(shí)現了不同波長(cháng)的模式匹配調制，從而促進(jìn)非線(xiàn)性頻率轉換過(guò)程。上述方法為基于超構表面的頻率轉換技術(shù)提供了一個(gè)有前景的平臺。
