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基于硅基超表面的三倍频增强与偏振调制
【机构】 华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)光电子器件与集成功能实验室；
【摘要】 利用金属的纳米结构产生三倍频会有较大吸收损耗以及较小的模态体积,导致转换效率不高,而全介质超表面可以解决这一问题[1]。类比金属中产生"trapped modes"的原理[2],我们利用全介质超表面局部不对称性产生的"trapped modes"也可以用来产生高Q的法诺谐振[3],从而增大局部电场强度。这种模式会在介质中形成环形位移电流,产生磁偶极子谐振,并且对自由空间的耦合非常微弱,减少了辐射损耗,从而增强光和物质的相互作用以及提高三倍频转换的效率。硅有较大的三阶非线性[4],折射率高,且对红外波段的吸收损耗小等特点,可以提高非线性光响应,所以本文以220nm厚的SOI作为基片,设计了纺锤形的硅基超表面,通过FDTD仿真可以得出其法诺谐振的Q值可达300000。从实验结果分析可得出,相较平板硅表面,硅基超表面产生的三倍频增强了350倍。并且通过改变泵浦光的偏振角度,我们可以连续调节三倍频的强度,其消光比可达25d B。FDTD仿真的结果可以和实验结果相吻合。
【基金】 国家重点基础研究发展计划(2012CB922103,2013CB933303)的支持
- 【会议录名称】 第十一届全国硅基光电子材料及器件研讨会论文摘要集
- 【会议名称】第十一届全国硅基光电子材料及器件研讨会
- 【会议时间】2016-06-16
- 【会议地点】中国江苏南京
- 【分类号】TN304.12
- 【主办单位】南京大学电子科学与工程学院、南京大学固体微结构物理国家重点实验室、浙江大学硅材料国家重点实验室