太赫兹二维等离子体结构中的相干现象：强耦合、等离子体晶体以及局域模耦合引起的诱导透明
介观与纳米尺度物理
2016-05-11 v1 光学
摘要
等离子体系统（如石墨烯和 III-V 异质结构中的二维电子气（2DEG））的器件应用包括太赫兹探测器、混频器、振荡器和调制器。这些二维（2D）等离子体系统不仅非常适合器件集成，而且能够通过外加电场对欠阻尼等离子体激发进行广泛调谐。我们展示了在太赫兹辐照下多个电压调谐的 GaAs/AlGaAs 二维等离子体谐振器的相干耦合。利用等离子体零差混频机制将等离子体波的近场下转换至直流信号，我们直接在低温下探测到耦合等离子体微谐振器结构的谱。所研究器件中的 2DEG 可解释为等离子体波导，其中多个栅极终端控制 2DEG 的动力学电感。当 2DEG 的栅极调谐在空间上周期性时，形成一维有限等离子体晶体。这导致一个亚波长结构，非常像超材料单元，但仍从重复的晶体原胞布拉格散射等离子体波。观察到等离子体晶体带边的 50% 原位调谐。通过引入栅极控制的缺陷或简单地终止晶格，在等离子体晶体中出现局域态。有限晶体边界处固有的不对称性由于缺陷模与称为 Tamm 态的晶体表面态的耦合而产生类诱导透明现象。所演示的耦合等离子体谐振器的主动控制为灵敏的直接和超外差太赫兹探测、平面超材料以及慢光器件开辟了先前未探索的途径。
引用
@article{arxiv.1605.03132,
title = {Coherent phenomena in terahertz 2D plasmonic structures: strong coupling, plasmonic crystals, and induced transparency by coupling of localized modes},
author = {Gregory C. Dyer and Gregory R. Aizin and S. James Allen and Albert D. Grine and Don Bethke and John L. Reno and Eric A. Shaner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.03132},
year = {2016}
}