17 GHz 无损耗 InP-膜层有源超表面
光学
2025-05-13 v1 应用物理
摘要
高速有源超表面能够在超薄层内对入射光进行时空控制，为光通信、计算和传感提供了新的可能性。然而，材料的电导率与光吸收之间的基本权衡阻碍了同时实现宽调制带宽和低光学损耗的有源超表面的实现。在此，我们实验展示了一种工作在 1.5 μm 波长范围的高速有源超表面，它实现了创纪录的 17.5 GHz 调制带宽，同时保持了 102 的高品质（Q）因子和 0.56 dB 的超低光学损耗。关键使能技术是磷化铟（InP）膜层平台；n 型 InP 兼具高电子迁移率和低自由载流子光吸收，使其成为有源超表面器件的理想材料。我们利用 InP 膜层高对比度光栅（HCG）内的高 Q 值 Friedrich-Wintgen 准连续域束缚态模式，将垂直入射光捕获在有机电光（OEO）材料中，从而实现高效调制。InP HCG 还充当超低电阻叉指电极，用于向 OEO 材料施加高速电信号，从而与传统硅基同类器件相比，调制带宽提升了 50 倍。我们的工作为超越千兆赫兹范围的、用于光时空控制的高速、低损耗有源超表面铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2505.07072,
title = {17 GHz Lossless InP-Membrane Active Metasurface},
author = {Taichiro Fukui and Kei Sumita and Hiroki Miyano and Go Soma and Warakorn Yanwachirakul and Eisaku Kato and Ryota Tanomura and Jiahao Liu and Toshiki Yamada and Akira Otomo and Kasidit Toprasertpong and Mitsuru Takenaka and Shinichi Takagi and Yoshiaki Nakano and Takuo Tanemura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.07072},
year = {2025}
}