主动 epsilon-near-zero 等离子体波导中的例外点与非线性奇点
光学
2019-02-20 v2
摘要
我们提出一种纳米尺度主动等离子体波导系统，由周期性狭缝阵列构成，可展现例外点与非线性奇点从而导致若干新颖功能。所提出的对称主动系统在其截止波长附近工作，表现为有效的 epsilon-near-zero (ENZ) 介质。我们展示了以极低增益系数值即可达到的例外点（EP）的形成，这是所提纳米尺度对称等离子体构型的独特特征。在 EP 处实现无反射 ENZ 传输与完美损耗补偿，其恰与所提主动等离子体波导阵列的有效 ENZ 共振波长重合。当我们进一步提高狭缝中加载介电材料的增益系数时，在 ENZ 共振处出现非线性的奇点，导致前向与后向的超级散射（激射）响应。这些有趣效应由具有实际值的极小增益系数材料在亚波长尺度上实现，因为在 ENZ 共振时主动狭缝内强而均匀的场增强导致光-物质相互作用增强。我们使用传输线模型理论分析所得 EP 以及发散的非线性奇点，并研究在所提主动 ENZ 等离子体系统中加入第二入射波及非线性的响应。我们的发现为有趣的纳米光子应用提供了新途径，例如无反射主动 ENZ 介质、单向相干完美吸收体、纳米激光器以及强光学双稳与全光开关纳米器件。
引用
@article{arxiv.1812.04997,
title = {Exceptional points and spectral singularities in active epsilon-near-zero plasmonic waveguides},
author = {Ying Li and Christos Argyropoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.04997},
year = {2019}
}