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首页>> news>> 2025年2月组内文献阅读汇报



Bound States in the Continuum in Anisotropic Plasmonic Metasurfaces


本文提出并实验验证了一种由准连续谱光学束缚态(BIC)集体共振模式控制的高Q因子各向异性等离激元超表面。该超表面由垂直取向的双柱状超分子阵列组成,表面覆盖一层薄金膜,通过设计准BIC模式在中红外反射光谱中实现了尖锐共振。等离激元系统通过表面等离激元共振将能量限制在金属-电介质界面,提供了强大的近场增强光。当模式的空间对称性与出射辐射波的对称性不相容时,耦合系数因对称性消失,形成BIC。本文展示了在中红外频率范围内支持准BIC模式的等离激元超表面,在反射光谱中表现为尖锐共振。实验研究了完美吸收条件附近的准BICs,其场增强最高。超表面由覆盖100 nm金膜的光刻胶基底层组成,图案由各向异性亚波长超分子的结构化晶格构成。在TM偏振激发下,等离激元BIC在λ = 4.977 μm处表现为暗模式,其Q因子完全由耗散损失Qtot = Qdis≈110决定。对于斜入射,BIC转变为具有有限Qrad的准BIC,总因子Qtot在远离Γ点处减小。准BIC色散具有很强的各向异性,沿着Γ - X和Γ - X′带具有相反的符号(红移或蓝移),分别表示为"Dark 1"和"Dark 2"。该研究通过结合等离激元系统的小有效模式体积与BIC物理提供的高Q共振,为增强等离激元超表面中的共振场增强提供了直接途径,挑战了等离激元纳米结构的关键限制,为高Q因子等离激元超表面的设计提供了新思路。



文献来源:Y. Liang, M. K. Chen, D. Ping Tsai and Y. Kivshar, "Bound states in the continuum in plasmonic metasurfaces," 2022 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), San Jose, CA, USA, 2022, pp. 1-2.



报告人:王艺


钙钛矿微腔中室温连续波泵浦的激子极化子凝聚


本文开发了一种在室温下通过连续波泵浦实现极化子凝聚的技术,突破了以往高激发密度光脉冲激发的限制,为高能效极化子器件的发展提供了新途径。研究通过制备定制的钙钛矿微腔,优化其结构和激子-光子强耦合,首次实现了室温下连续波泵浦的极化子凝聚,阈值低至0.53 W/cm²,远低于传统方法。实验通过表征非线性行为和相干特性,明确证明了极化子凝聚的发生,并揭示了捕获势景观策略在促进极化子弛豫和积累中的关键作用。创新点包括:1)首次在钙钛矿微腔中实现室温连续波泵浦极化子凝聚,其极窄线宽(约0.5 meV)和显著时空相干性为高精度光学测量提供了可能;2)通过设计特定势场景观,实现极化子捕获和弛豫,显著降低凝聚阈值并促进极化子积累。该研究为钙钛矿材料在室温下的极化子凝聚提供了新思路,通过优化微腔结构和势场工程,可显著降低凝聚阈值,提高系统能效。这对于开发下一代高能效、低阈值的极化子器件具有重要意义,特别是在光通信、量子计算和非线性光学等领域。研究启发了相干性证明的实验设备搭建,但对非线性来源(激子激射或激子极化激元激射)仍需进一步探讨。

文献来源: Science Advances 11, eadr1652 (2025). https://doi.org/10.1126/sciadv.adr1652 作者:iepeng Song, Sanjib Ghosh, Xinyi Deng, Chun Li, Qiuyu Shang, Xinfeng Liu, Yubin Wang, Xiaoyue Gao, Wenkai Yang, Xianjin Wang, Qing Zhao, Kebin Shi, Peng Gao, Guichuan Xing, Qihua Xiong, Qing Zhang



报告人:付子怡

《混合Anapole诱导超表面的手性》


手性描述了结构对左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)的不同响应,这种性质源于分子或结构缺乏镜像对称性。为了增强手性光学响应,研究人员开发了三维超材料和手性超表面。三维超材料通过耦合电偶极子(ED)和磁偶极子(MD)来诱导手性,而手性超表面则因其光学薄层特性而受到关注。内容一:本文提出了一种非对称H形超表面的设计和优化,以诱导混合anapole(HA)来实现光学活性。当超表面结构的对称性被打破时,设计可以在特定圆偏振光照射下同时激发一阶和伪高阶HA,两者发生在同一光谱范围内。这导致一种圆偏振光的高反射和正交偏振光的显著反射减少,从而表现出卓越的手性光学活性。创新点:混合anapole(HA)的引入:本文首次提出在非对称H形超表面中诱导HA,以实现光学活性。HA通过同时抑制电偶极子和磁偶极子的辐射,显著增强了手性光学响应。文章结论:通过打破超表面的对称性,设计可以同时激发一阶和伪高阶HA,这在同一光谱范围内实现了高反射和低反射的显著差异。



文献来源: Adv. Mater. 2024, 36, 2410568 DOI: 10.1002/adma.202410568 作者:Amir Hassanfiroozi, Yen Cheng Lu, and Pin Chieh Wu



报告人:胡楠楠

Nonlinear Holographic All-Dielectric Metasurfaces


本文提出了一种基于全介质C型硅纳米天线的非线性全息元表面新机制,解决了传统等离子体纳米天线的高吸收损耗和低损坏阈值问题。通过基谐振增强入射激光,并利用高阶谐振将三次谐波(THG)信号重新分配到气隙区域,显著降低了短波长吸收损耗,THG增强因子高达230。研究首次实现了C型硅元表面生成高效率青色和蓝色THG全息图,通过引入0至2π的骤变相位,按照格希伯格-萨克斯顿算法定义每个纳米天线的相位,成功将近红外光束转换为低背景噪声的可见光图像。创新点在于利用C型结构建立基波相位库和透射率,实现了THG全息成像。研究表明,C型硅纳米天线的磁共振和电共振能增强THG过程,高阶共振则抑制THG信号吸收损耗。该研究拓展了全介电元表面在防伪、生物医学操作和数据存储等领域的应用,为非线性全介电元表面的发展提供了新思路。



文献来源: Nano Lett. 2018, 18, 8054−8061 Nonlinear Holographic All-Dielectric Metasurfaces | Nano Letters 作者:Yisheng Gao, Yubin Fan,Yujie Wang, Wenhong Yang, Qinghai Song,, and Shumin Xiao.



报告人:刘高敬

Maximally Chiral Emission via Chiral Quasibound States in the Continuum


手性物体(无法与其镜像重叠的物体)在自然中广泛存在,如氨基酸、DNA 和糖等。然而,自然材料中的手性光学响应通常非常弱。纳米光子学结构(包括等离子体和介质纳米结构)可以显著增强手性光学响应,并提供前所未有的设计灵活性。但实现接近理论极限的极端手性仍然是一个挑战。文章提出了一种利用准连续域束缚态(BIC)曾强光与物质的相互作用来实现最大手性发射的方法。内容1:文章使用钙钛矿材料,通过灰度光刻技术实现矩形条对的高度差,打破了矩形条对面外对称使结构支持的BIC过渡到准BIC。内容2:通过改变有高度差的一对矩形条的倾斜角,可以实现手性响应,当倾斜角等于16°时,出射光的圆极化度达到0.98,接近理论极限。创新点一:文章通过制造高度差来打破对称性,并在结构中加入倾斜角,实现了最大手性发射(真手性)。创新点二:文章采用灰度光刻技术实现了矩形条对的高度差。文章总结证明了非手性钙钛矿材料的高水平手性发射。实验结果与数值模拟结果和互易性计算结果一致。接近手性响应的极限提高了对手性光物质相互作用的基本理解,并可能在各种重要的应用中产生深远的影响。启发在于学习到了新的可以实现本征手性的结构,对以后的工作具有指导意义。



文献来源:Laser & Photonics Reviews,2023,17(2):2200611.https://doi.org/10.1002/lpor.202200611 作者:Yeonsoo Lim, In Cheol Seo, Soo-Chan An, Younggon Kim, Chaejin Park, Byung Hoon Woo, Seongheon Kim, Hyeong-Ryeol Park, and Young Chul Jun*



报告人:高恩博


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