基于六方氮化硼中双曲极化激元多模限制的优质纳米腔
光学
2024-02-13 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
传统光学腔支持因无法泄漏出腔而受限的模式。连续谱中的束缚态(BIC)腔是一种非传统替代方案，其中光可以泄漏，但由多模相消干涉限制。BIC是普遍的波现象，在光学中尤为引人关注，但BIC与多模干涉此前从未在纳米尺度上得到证明。本文展示了首个基于类BIC多模干涉的纳米光子腔。这种用于深亚波长光的新型限制机制在若干限制指标上实现了数量级提升。具体而言，我们获得低于100x100x3nm^3的腔体积与约100的品质因子，极端情况下体积达23x23x3nm^3或品质因子超400。我们方法的关键在于使用原始晶体双曲色散介质(HyM)，其能以较低损耗支持大动量激发。构建HyM腔因HyM中出现的额外模式而复杂化。通常这些会成为额外的泄漏通道，降低腔性能。但在我们的实验中，我们发现一种与HyM激发的类射线性质密切相关的类BIC腔限制增强效应。事实上，我们腔的品质因子超过了在无高阶模情况下可能的最大值。本工作中HyM与BIC的结合产生了一种全新的光限制方式，并有望在利用强光学限制的任何领域（从超强光-物质相互作用到中红外非线性光学及一系列传感应用）产生深远影响。
引用
@article{arxiv.2202.08611,
title = {High quality nanocavities through multimodal confinement of hyperbolic polaritons in hexagonal boron nitride},
author = {Hanan Herzig Sheinfux and Lorenzo Orsini and Minwoo Jung and Iacopo Torre and Matteo Ceccanti and Simone Marconi and Rinu Maniyara and David Barcons Ruiz and Alexander Hötger and Ricardo Bertini and Sebastián Castilla and Niels C. H. Hesp and Eli Janzen and Alexander Holleitner and Valerio Pruneri and James H. Edgar and Gennady Shvets and Frank H. L. Koppens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.08611},
year = {2024}
}