基于 II 型 Weyl 半金属 TaIrTe4 的中红外光轨道角动量直接探测
光学
2022-02-17 v1 仪器与探测器
摘要
利用拓扑 Weyl 半金属直接光电流探测光轨道角动量（OAM）的能力近来已实现，但限于近红外波长范围。将直接 OAM 探测拓展至中红外——这一在自动驾驶、夜视与运动探测等广泛应用中起重要作用的波长范围——具有挑战性且尚未实现。这是因为大多数光电流响应研究对相位信息不敏感，且中红外光响应通常很差。在本研究中，我们基于 II 型 Weyl 半金属钽铱碲化物设计了具有特定电极几何结构的光电探测器，通过轨道光生伏打效应对 OAM 拓扑电荷进行直接探测。我们的结果表明，光的螺旋相位梯度可由绕光束轴环绕的电流分辨，其大小正比于量化的 OAM 模数。TaIrTe4 在中红外的拓扑增强响应进一步有助于克服低响应度问题，最终实现中红外直接轨道角动量探测能力。我们的研究实现了片上集成 OAM 探测，进而实现中红外 OAM 敏感焦平面阵列。该能力开启了探索携 OAM 光应用的新路径，尤其可关键提升许多中红外成像相关应用（如复杂目标识别与夜视）的性能。
引用
@article{arxiv.2202.07873,
title = {Direct Light Orbital Angular Momentum Detection in Mid-Infrared based on Type-II Weyl Semimetal TaIrTe4},
author = {Jiawei Lai and Junchao Ma and Zipu Fan and Xiaoming Song and Peng Yu and Zheng Liu and Pei Zhang and Yi Shi and Jinluo Cheng and Dong Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.07873},
year = {2022}
}