控制纳米间隙中的场不对称性以实现二次谐波产生
光学
2024-09-11 v5
摘要
等离子体二聚体天线通过将光压缩进纳米级间隙而产生强烈的场增强。这些光学热点对于增强非线性过程极具吸引力,例如谐波产生、光电子发射和超快电子输运。除大幅场增强外,此类现象通常还需要控制热点中的场不对称性,考虑到纳米尺度这颇具挑战。在此,通过显著增强的二次谐波产生,我们展示了通过对天线间隙系统性引入几何不对称性,对热点中场分布前所未有的控制。我们利用聚焦氦离子束铣削单晶金,实现非对称间隙二聚体天线,其中具有3 nm顶点半径的超尖尖端面向平坦 counterpart,保留了键合天线模式及基频处伴随的场增强。通过减小尖端开口角,我们能够系统性地同时增加场增强与不对称性,从而将二次谐波辐射增强至远场——而对于等效的对称二聚体天线,该辐射几乎被完全抑制。将这些发现与二次谐波辐射图样以及定量非线性仿真相结合,我们进一步获得了关于纳米尺度二次谐波产生机制的极为详尽的见解。我们的结果为实现新型非线性纳米系统开辟了新机遇,其中对局部场不对称性的控制与大幅场增强相结合,对于创造非互易功能至关重要。
引用
@article{arxiv.2210.14105,
title = {Controlling field asymmetry in nanoscale gaps for second harmonic generation},
author = {Jessica Meier and Luka Zurak and Andrea Locatelli and Thorsten Feichtner and René Kullock and Bert Hecht},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.14105},
year = {2024}
}