非中心对称金纳米天线中级联三次谐波生成的证据
介观与纳米尺度物理
2019-10-23 v2
摘要
在纳米尺度上优化非线性光学过程，是发展用于量子光学网络的纳米级光子源的关键一步。开发创新的等离激元纳米天线设计与混合纳米结构，以在极小体积内增强光学非线性，是最有前景的途径之一。在此类系统中，借助谐振增强的体积电流，可通过三阶过程（如三次谐波生成（THG））以高效率实现光子上转换。相反，二阶过程（如二次谐波生成（SHG））常因金属晶格及常见纳米天线几何的对称性而被抑制。等离激元纳米结构中的SHG与THG过程通常被独立处理，因为它们在光-物质相互作用机制中均代表微小扰动。在本工作中，我们证明这一范式并不普遍成立，通过提供THG中级联过程的证据，该过程由SHG驱动并对总产额有可观贡献。我们通过揭示非中心对称金纳米天线非线性发射偏振态中的异常指纹来阐明此机制，并指出此类级联过程也可能出现在仅表现出中等SHG产额的结构中——意味着其在等离激元增强非线性光学中的普遍相关性。在通信波长下等离激元纳米天线THG中存在这一特殊机制，有助于进一步深入理解等离激元增强非线性光学过程的物理。这对于实现在室温下工作的、用于光子转换与操控的纳米级元件可能至关重要。
引用
@article{arxiv.1803.03617,
title = {Evidence for cascaded third harmonic generation in non-centrosymmetric gold nanoantennas},
author = {Michele Celebrano and Andrea Locatelli and Lavinia Ghirardini and Giovanni Pellegrini and Paolo Biagioni and Attilio Zilli and Xiaofei Wu and Swen Grossmann and Luca Carletti and Costantino De Angelis and Lamberto Duò and Bert Hecht and Marco Finazzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.03617},
year = {2019}
}
备注
25 pages, 4 figures