氧化锌中用于动态纳米光子的超大介电常数调制
光学
2020-08-11 v1 材料科学
摘要
材料的介电常数将光-物质相互作用的基本物理封装于材料对光激发的局域响应中。动态的、光诱导的介电常数调制可实现对光的相位、振幅和偏振前所未有的控制。因此，对具有显著可调光学性质和快速响应时间的技术相关材料进行详细动态表征，是实现可调光学器件的关键一步。本工作报道了由光生自由载流子诱导的氧化锌薄膜中极大的介电常数变化（在 1600 nm 波长处介电常数实部的相对变化高达 -3.6）。我们展示了在通信波长下金属背衬氧化物镜中高达 70% 的宽带反射率调制，其弛豫时间为皮秒量级。通过控制泵浦能量密度，薄膜的零介电常数点可动态地从 8.5 微米移至 1.6 微米。最后，我们表明利用金属背衬 ZnO 圆盘可在特定波长选择性增强调制，同时保持皮秒量级开关时间。本工作深入揭示了氧化锌中自由载流子辅助的介电常数调制，并可能实现用于光束转向、偏振器和空间光调制器的新型动态器件。
引用
@article{arxiv.2008.03896,
title = {Extraordinarily Large Permittivity Modulation in Zinc Oxide for Dynamic Nanophotonics},
author = {Soham Saha and Aveek Dutta and Clayton DeVault and Benjamin T. Diroll and Richard D. Schaller and Zhaxylyk Kudyshev and Xiaohui Xu and Alexander Kildishev and Vladimir M. Shalaev and Alexandra Boltasseva},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.03896},
year = {2020}
}