光学超表面中基于几何相位调控的高效频率转换
光学
2022-02-25 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
超表面因其波前设计的自由度，已成为小型化功能非线性光学的重要平台。限制其在功能器件中应用的关键因素是低转换效率。近来，由高品质因子模式（连续域中准束缚态）或米氏模式主导的介电超表面可实现强光-物质相互作用，已成为实现高非线性效率的丰硕途径。本文通过数值与实验证明，利用 Pancharatnam-Berry 相位原理可实现空间非线性相位调控的有效方法，其三阶谐波转换效率高达 。我们发现磁米氏共振是三阶谐波响应的主要贡献者，而连续域中准束缚态的贡献可忽略，这一现象由基于耦合非谐振子现象学模型证实。此外，我们的超表面在双偏振通道中实验上提供了高衍射效率（80-90%）。我们通过实验以高保真度重构具有不同拓扑荷的编码偏振复用涡旋光束阵列（在三阶谐波频率处），展示了该方法的功能性应用。我们的方法在未来片上非线性信号处理与波前调控中具有潜在可行性。
引用
@article{arxiv.2202.11957,
title = {Efficient frequency conversion with geometric phase control in optical metasurfaces},
author = {Bernhard Reineke Matsudo and Basudeb Sain and Luca Carletti and Xue Zhang and Wenlong Gao and Costantino de Angelis and Lingling Huang and Thomas Zentgraf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.11957},
year = {2022}
}