由共振电光纳米天线实现的 GHz 级波前形成超表面调制器
光学
2025-03-13 v1 应用物理
摘要
通过对纳米尺度天线偏置来控制光的幅度和相位，提供了一种实现紧凑、亚微米厚度调制器装置的途径。然而，大多数平台在带宽、绝对光学效率和调谐响应方面存在局限。我们在电光可调超表面方面实现了 GHz 级幅度调制和传输波前形成，工作波段为 telecom 范围。我们的共振电光纳米天线设计由薄膜锂硅酸盐上的硅纳米杆和金电极组成。硅纳米杆是一个周期扰动的光波导，支持高品质因子(Q > 1000)的导向模共振，通过自由空间光激发。将电压偏置施加到锂硅酸盐上，可调制其折射率，从而通过本挥模式重叠调制硅纳米杆的共振行为。我们演示了在 ±5 V 施加电压下实现 7.1% 的绝对透射率调制，并展示了该调制行为对共振品质因子的依赖。我们进一步研究了电极对调制带宽的限制，表明带宽可超过 800 MHz。最后，我们展示了这种共振天线平台如何用于设计波前形成超表面。我们演示了一个可通过 1.03 GHz 带宽调制的 beamsplitting 超表面装置。该平台的高速调制和波前控制能力为紧凑型高带宽自由空间通信和探测器件奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2503.08853,
title = {GHz-speed wavefront shaping metasurface modulators enabled by resonant electro-optic nanoantennas},
author = {Sahil Dagli and Jiyong Shim and Hamish Carr Delgado and Halleh B. Balch and Sajjad Abdollahramezani and Chih-Yi Chen and Varun Dolia and Elissa Klopfer and Jefferson Dixon and Jack Hu and Babatunde Ogunlade and Jung-Hwan Song and Mark L. Brongersma and David Barton and Jennifer A. Dionne},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.08853},
year = {2025}
}