• 首  页
  • 人员构成
  • 研究方向
  • 科研进展
  • 实验设备
  • 最新动态
  • 联系我们
  • English

首页>> news>> 2023年9月组内文献阅读汇报



Magnetic toroidal dipole response in individual all-dielectric nanodisk clusters


这篇文章介绍了由五个硅纳米片组成的全介质纳米盘团簇中的磁偶极子模式可以很容易地形成环磁偶极子(MTD)模式。由于每个硅纳米盘支持一个磁偶极子模式,他们可以共同耦合,最终形成MTD模式。通过多极展开理论计算和近场分布都证实了MTD模式的存在,在近场分布中可以看到两个方向相反的磁场闭环。还通过实验制备了硅纳米颗粒团簇,测量得到的散射谱验证了MTD模式的存在。通过改变结构的几何形状、偏振方向、入射角度可以灵活调整共振模式的强度与位置。总之,强高阶电磁模式的可控激发,可能为纳米尺度的光操控开辟新的领域。

Nanoscale, 2020, 12(19): 10639-10646



报告人:常文瑶


Toroidal dipole bound states in the continuum


这篇文章揭示了环形偶极子共振与全介电超表面BIC之间的紧密联系。硅纳米柱二聚体形成的超表面支持面内或面外的TD-BIC,其中两个本征模式表现出环形偶极子的特征并具有无限大品质因子。通过控制入射偏振方向或结构的对称性,这种环形偶极子诱导的连续域束缚态(TD-BIC)可以转化为超高Q共振。利用多极分解证实了两者都表现出明显的TD特征。最后,还考虑了色散、损耗和衬底影响的理论计算也验证了环形偶极子在多种模式中的主导地位。并且所提出的概念(TD-BIC)是一般的,也可以推广到其他结构中,可应用于激光、环形超表面和超灵敏生物传感器等领域。

PHYSICAL REVIEW B 98, 161112(R) (2018)



报告人:常文瑶


在光学拓扑超晶格结构实现拓扑荷大小为2的三维狄拉克点


近年来对拓扑能带的研究将传统的二重和三重简并点推广到高阶简并点,从而产生了许多新奇的现象。传统的三维狄拉克点是由一对手性相反的外尔点重叠而成,其净拓扑荷数为零,因而不能引起拓扑保护的表面态。被称为charge-2狄拉克点(CDPs) 具有非零净拓扑电荷的特征(拓扑荷数为±2 ),可以导致全新的拓扑表面态。然而,要在光学波段中实现CDPs依然是一个难题。近日,南京大学刘辉教授与祝世宁院士团队在一维光学拓扑超晶格结构中利用人工合成维度,首次成功构造了可见光频域的CDPs,并实现了对其所引起的拓扑表面态的灵活调控。他们通过特殊设计,交替堆叠两种拓扑性质不同的一维光子晶体而得到了超晶格结构。因而,在每个光子晶体界面处都存在拓扑局域态,它们作为“人工光子轨道”,彼此杂化耦合形成集体模式,得到全新的人工拓扑能带。在这个系统中,每个轨道的在位能可以通过调整界面层介质厚度轻易调节,相邻两个光子轨道的耦合系数可以由改变光子晶体的周期数灵活调控。进一步考虑光子的偏振特性,每个光子轨道都存在TE和TM两种模式,所以还具备赝自旋自由度。当入射角为零度时,水平波矢为零,TE和TM模式简并,它们各自对应相同拓扑荷的外尔点,在人工空间重叠而构成了CDP;当入射角度逐渐增大,水平波矢不再为零,TE和TM模式简并解除导致对应外尔点在参数空间相互分离。该工作表明一维光学拓扑超晶格系统可作为实现各种拓扑效应的良好平台,为未来拓扑光子学器件的设计提供了新思路。 文章链接:https://doi.org/10.1038/s42005-020-00395-1

COMMUNICATIONS PHYSICS | (2020) 3:130



报告人:李慰


在等离激元光学系统中实现无穷大的品质因子


连续域中的束缚态(BIC)由于其无辐射损耗的特性,在新型光学器件中有着重要的应用价值。然而,在光学波段,等离激元体系的BIC系统由于存在严重的欧姆损耗,导致等离激元光学器件在光学波段的品质因子很低,这大大限制了器件的应用。近日,芬兰阿尔托大学的 Radoslaw Kolkowski等人设计了一种金属等离激元与介质波导的杂化系统,其辐射损耗和欧姆损耗被同时抑制,可在理论上实现无穷大的品质因子。理论上需要存在两个能级相同的无损耗能态和一个有损耗的能态,调节有损耗的能态模式和无损耗模式能态相匹配,在三能级相互作用下可以实现理想的BIC。他们利用氮化硅的TE和TM模式作为介质波导模式,调节周期参数使得TE和TM模式相匹配。同时在波导上设计周期性金立方体,调节金立方体的边长,使得局域等离激元模式和波导模式相匹配。模拟计算发现,当立方体体积越小时,模式耦合强度越弱,体系的Q值越高。理想情况下,当立方体体积无穷小时,可以实现无穷大的Q值。该工作为未来等离激元BIC系统的设计提供了新思路。 文章链接:https://doi.org/10.1515/nanoph-2023-0281

Nanophotonics 2023; 12(17): 3443–3454



报告人:李慰


On-chip mid-infrared photothermoelectric detectors for full-Stokes detection


几十年来,传统的偏振探测方法包括时间分割、振幅分割、孔径分割和焦平面分割,这通常需要线性延迟器、偏振器、半波片和四分之一波片的组合才能进行实验探测。南洋理工大学电气电子工程学院Qi JieWang等人提出并演示了由片上手性等离子体超材料驱动的中红外光电探测器组成的三端口极化仪,用于全斯托克斯探测。该中红外光电探测器具有无滤波器、非致冷、带隙无关、工作波长可调制、紧凑、偏振相关可重构等优点。该工作为开发中红外带隙无关的偏振分辨光电探测器提供了一种替代策略。如偏振成像、分子传感、光纤和/或自由空间通信。相关研究工作以题为“On-chip mid-infrared photothermoelectric detectors for full-Stokes detection”发表在《Nature Communications》上。

Dai, M. et al. Nat Commun 13, 4560 (2022).



报告人:白庆虎


Monolithic Full-Stokes Near-Infrared Polarimetry with Chiral Plasmonic Metasurface Integrated Graphene–Silicon Photodetector


光是具有一定振幅、频率和相位的振荡电磁场。偏振态(SoP)表征了光在垂直于传播方向的平面上的电场振荡。南京大学电子科学与工程学院王肖沐教授、王军转副教授,浙江大学微纳电子学院徐杨教授等报道了一个由四个超表面集成的石墨烯-硅光电探测器组成的片上偏振仪。超表面的几何手性和各向异性导致了圆偏振分辨光响应和线性偏振分辨光响应,由此可以得到任意偏振光入射红外光(1550nm)的强度、方向和椭圆度等全斯托克斯参数。文章以题为“Monolithic Full-Stokes Near-Infrared Polarimetry with Chiral Plasmonic Metasurface Integrated Graphene–Silicon Photodetector”发表在ACS Nano上。

Li, L. et al. ACS Nano 14, 16634–16642 (2020).



报告人:白庆虎


版权所有 ©  2019- 2021 中国科学院物理研究所 纳米物理与纳米器件实验室 N10 课题组 电话:010 82648197