利用 hBN 纳米管中的回音壁双曲声子极化激元逼近珀塞尔因子极限
光学
2021-12-23 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
纳米尺度上增强的光-物质相互作用是非线性光学、量子光学和纳米光子学的基础，这对于单光子源、纳米激光器和纳米传感器等广泛应用至关重要。在此背景下，强受限极化激元与低损耗纳米腔的结合为增强光-物质相互作用提供了一条有前景的途径，从而产生高光学态密度，这由所谓的珀塞尔因子（即光学量子发射体衰变速率与其在自由空间中数值之比）来量化。在此，我们利用 hBN 纳米管（BNNTs）中的回音壁双曲声子极化激元（WG-HPhP）模式，展示了由声子极化激元的深亚波长受限和这些原子级光滑纳米腔的低本征损耗所驱动的创纪录高珀塞尔因子（~10^12）。此外，测得的珀塞尔因子随 BNNT 半径减小至 5 nm 而增加，这一结果外推至单壁 BNNT 中约为 ~10^14。我们的研究支持一维纳米管中的 WG-HPhP 模式作为研究超强光-物质相互作用的强大平台，这为单分子传感器和纳米激光器中的应用开辟了令人振奋的前景。
引用
@article{arxiv.2112.11820,
title = {Approaching the Purcell factor limit with whispering-gallery hyperbolic phonon polaritons in hBN nanotubes},
author = {Xiangdong Guo and Ning Li and Xiaoxia Yang and Ruishi Qi and Chenchen Wu and Ruochen Shi and Yuehui Li and Yang Huang and F. Javier García de Abajo and En-Ge Wang and Peng Gao and Qing Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.11820},
year = {2021}
}
备注
21 pages, 4 figures