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首页>> news>> 2024年12月组内文献阅读汇报



Realization of Bound state In the Continuum induced by vertical symmetry breaking in photonic lattice


连续域中束缚态(BICs)的研究是当代光子学领域最活跃的课题之一。由于其干涉性质,BICs的形成与光子结构的对称性(面内对称性和垂直对称性)密切相关。早期关于光子晶格中的BICs的研究主要集中在对称保护BICs上,它们出现在光子晶格的布里渊中心(即Γ点)。这些BICs的起源非常直观:它们是光子晶体的反对称布洛赫共振,具有面内对称性,因此不能与辐射连续体的平面波耦合。尽管其“平庸”的起源,对称保护的BICs已经导致展示迷人的特征,如矢量束激光发射和特殊点。最近对光子BICs的研究将焦点转向了非Γ BIC,它可以通过修改晶格参数在动量空间中调谐。然而,大多数报道的工作在非Γ BIC只考虑相同的垂直对称模之间的干涉,因此要求设计具有垂直对称性。这种限制不仅限制了光子堆栈的结构,而且对悬浮板或匹配指数液体的这些结构的制造和表征也非常具有挑战性。该工作创新点是提出了一种新型的off-Γ BIC,它不需要垂直对称设计。相反,这种BIC是通过打破光子晶体板的垂直镜像对称性而产生的,是由垂直对偶的布洛赫共振之间的耦合造成的。该研究结果为在没有垂直对称的情况下设计光子结构中的可调谐BICs来研究非厄米物理开辟了道路。



文献来源: arXiv:1905.03868 [physics.optics]. https://doi.org/10.48550/arXiv.1905.03868 作者:Raphael Mermet-Lyaudoz, Florian Dubois, Ngoc-Vu Hoang, Emmanuel Drouard, Lotfi Berguiga, Christian Seassal, Xavier Letartre, Pierre Viktorovitch, Hai Son Nguyen.



报告人:罗猜


通过工程化的 2.5D 相变超构表面在连续体中引导高 Q 固有手性准结合态


近年来, 由于高Q共振特性,超材料中的手性扰动产生的手性准BIC (QBIC) 已成为实现强CD的重要平台。在包含多个不同高度谐振器的2.5D超表面中可以获得本征手性QBIC。使用相变材料构造手性超表面, 以通过2D超表面定制非本征CD或通过具有不同高度谐振器的2.5D超表面控制本征CD。但人们追求通过等高谐振器进行反射和透射的可重构高 Q本征手性QBIC未得到探索。在论文中, 通过基于Ge2Sb2Te5 (GST) 的包含等高谐振器的工程化2.5D相变超表面展示了可控的高Q本征手性QBIC的反射和透射性能。通过引入倾斜角 θ 和方位角 φ 的平面外扰动,从而实现高效和高Q本征手性。内容1:由额外的平面外扰动引起的固有手性的演变。通过改变 θ 和 φ 可以灵活地调整它们在动量空间中的演化路径。内容2:在垂直入射 CPL 照射下超表面的手性响应。交叉极化分量与TRL=TLR相同, CD响应源自TLL≠TRR 的共极化分量, 验证了透射和反射都是固有CD。内容3:改变GST的体积分数对本征手性的CD值和Q因子同时进行调控。随着 f 的增加, CDT和CDR的CD峰都随着带宽的增加而红移。这是因为随着 f 的增加, GST的光学常数也增加了。由于共振减弱, 当f>0.8时, 透射和反射的CD峰趋于消失。创新点一:(θ,φ)的平面外扰动为动量空间中C点的操纵提供了新的自由度, 有助于实现高效和高Q本征CD。创新点二:利用GST相变前中后的体积分数,达到动态调控共振波长。本文结论是使用包含等高谐振器的工程2.5D GST超表面展示了可操纵的高Q本征手性QBIC的反射和透射性能。学习平面镜手性BIC结构的垂直入射圆偏振光,与右旋偏振光进行共振。达到CD值近1。

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文献来源: Optics Letters, 49(20), 5703-5706, (2024).https://doi.org/10.1364/OL.534860 作者:Siyuan Ouyang, Tian Sang, Ze Jing, Junjian Lu



报告人:胡楠楠

室温下单层WS2与金属光子纳米结构相干耦


光子和激子的强耦合形成激子-极化态,从低阈值激光和玻色-爱因斯坦凝聚,到增强的电荷传输和相变调制。这些进步利用了激子-极化激元的准玻色子性质以及混合态的色散和离域性质。当激子跃迁和谐振光腔之间的相干能量交换克服其他弛豫途径时,就会达到强耦合极限,其光谱特征是对应于两个极化态的吸收带的分裂。这些态在共振时的分裂,即拉比分裂 ħΩR,测量耦合强度,并取决于腔中每个光子E的电场标量积,以及激子跃迁偶极矩d。研究内容包括在室温下,单层TMD强耦合通过在法布里-珀罗(FP)腔中 101 meV 的 Rabi 分裂和在等离子体阵列上60meV的Rabi分裂而得到增强。通过透射、反射和光致发光 (PL) 光谱探索了单层 WS2 激子-极化激元的能量-动量色散特性。特别是 TE 和 TM 色散曲线中的 Rabi 分裂会导致不寻常的PL行为。根据使用WS2单层的相干光-物质相互作用的潜力讨论了结果。创新点一是利用金属银 FP 腔与WS2实现了的101 meV Rabi分裂;二是利用开放的等离子体腔在保持61meV的同时很容易集成到光电器件中,也可用于化学应用。文章结论为鉴于WS2和其他TMD是广泛开发的催化应用材料,本文研究结果特别相关。单层 TMD 已经丰富的自旋和谷物理与室温下的极化激元物理相结合,应该会在基础物理学中开辟令人兴奋的可能性。启发在于利用光子晶体板与WS2强耦合 上支在角分辨反射谱可见,但PL角分辨谱中,上支的能量被吸收而无法看见。色散关系也不如以往认知,在类似狄拉克点的能带不再上下分支而是左右分支。



文献来源: Nano Lett. 2016, 16, 4368−4374 doi: 10.1021/acs.nanolett.6b01475 作者:Shaojun Wang,† Songlin Li,† Thibault Chervy,† Atef Shalabney,†,‡ Stefano Azzini,† Emanuele Orgiu,†James A. Hutchison,† Cyriaque Genet,† Paolo Samorì,† and Thomas W. Ebbesen



报告人:付子怡

Steering and Encoding the Polarization of the Second Harmonic in the Visible with a Monolithic LiNbO3 Metasurface


非线性超表面是由具有亚波长尺寸的介电纳米共振器集合体(即超构原子)组成的超表面,已被用于增强和控制非线性产生的光,而利用窄带隙半导体实现的非线性超表面,工作范围仅限于近红外波段。可见光范围内的非线性超构光学可通过使用高折射率的透明材料(如铌酸锂)来实现。然而,由于铌酸锂(LiNbO3)在纳米制造方面存在挑战,极大地限制了纳米结构的长宽比和最小尺寸,迄今为止,这阻碍了可见光波长的低损耗非线性超构光学器件的发展。本文利用这种具有从紫外到中红外波段的宽透明度窗口的材料——LiNbO3,在可见光波段工作,通过聚焦离子束(FIB)铣削可以制造出具有高纵横比和陡峭侧壁的纳米结构,大大激发LiNbO3纳米结构和超表面的潜力。研究内容包括理论上证明由磁偶极子主导的共振模式,并利用FIB铣削实验制备LiNbO3纳米柱,侧壁倾斜度为80°,顶部平坦。在泵浦强度低至 0.5 GW/cm2 时,分别使用水平和垂直偏振激发超表面和未图案化的铌酸锂,比较其发射的SHG强度,最终超表面二次谐波(SH)转换效率为 2.5×10-8。创新点一是利用FIB铣削实验制备了高度为420 nm,侧壁倾斜度为80°LiNbO3纳米柱;二是通过调整泵浦偏振,实现了对SH衍射阶的高效控制和偏振编码,为偏振编码非线性超构光学开辟了新的机遇。文章结论为设计并实现了LiNbO3非线性超表面,效率比LiNbO3薄膜高 10 倍。且发射出的 SH偏振行为,会被超表面优先重定向到沿泵浦极化方向的衍射阶。启发在于铌酸锂超表面可实现在可见光范围内的高效 SH 发射以及偏振控制衍射图样,为具有偏振编码功能的非线性应用提供可能性。



文献来源: ACS photonics, 2021, 8(3): 731-737. DOI: https://doi.org/10.1021/acsphotonics.1c00026 作者:Luca Carletti, Attilio Zilli, Fabio Moia, Andrea Toma, Marco Finazzi, Costantino De Angelis, Dragomir N. Neshev, and Michele Celebrano



报告人:常文瑶

文献标题:可机电重构的光学纳米剪纸技术


纳米机电系统建立在Au/ SiO2/Si衬底上,通过顶部金纳米结构和底部硅衬底之间的吸引静电力来运行。在可重构单元的小型化和调制深度的增强(由空间位移决定)之间总是存在权衡, 分别在可见光和近红外波段展示了宽带非共振和窄带共振光学重构。通过将纳米剪纸单元缩小到亚微米尺寸,实现了高对比度高达494%的共振光学重构。光学螺旋度的片上调制也在亚微米纳米剪纸中实现。 重构方案从悬浮在SiO2柱上方的2D金风车阵列开始,如图1a所示。当施加适当的电压时,顶部悬浮的纳米结构与底部硅衬底之间将引入静电力。 只要将可变形的二维纳米结构成功地悬浮在SiO2载体上,芯片就会粘合在电板上,当施加适当的电压时,自由悬浮的纳米结构就会被吸引的静电力向下拉,如图1a-d所示。 变形反过来扰动静电场,导致应力σ在纳米结构内部重新分布,直到达到结构刚度和静电力平衡的新平衡状态。 这些处于拉入状态的永久向下变形的风车在低剂量FIB照射下可以向上变形,而不是毛细力引起的强粘着。 纳米机电变形可以引起两种类型的光学响应变化。 在第一种情况下,工作波长比结构单元小得多,结构的每个像素就像一个可变形的镜子,在宽带中偏转光线。 第二种方案的光学结构是基于在纳米剪纸模式中激发的光学共振 这种强调制是由于局限在弯曲狭缝内的等离子体共振模式的高灵敏度造成的,当狭缝变形出平面,等离子体共振模式会受到极大的干扰。 这种螺旋度和CD的增强是由镜面对称性的破坏和面外扭转引起的,这导致了电四极模式的手性依赖激励.



文献来源:nature communications DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-021-21565-x 作者:Shanshan Chen, Zhiguang Liu, Huifeng Du, Chengchun Tang, Chang-Yin Ji, Baogang Quan, Ruhao Pan, Lechen Yang, Xinhao Li, Changzhi Gu, Xiangdong Zhang, Yugui Yao, Junjie Li, Nicholas X. Fang & Jiafang Li



报告人:王艺


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