基于临界耦合双模等离子体共振的高速超表面调制器
光学
2024-01-12 v1 应用物理
摘要
工作于吉赫兹及以上频段的自由空间电光（EO）调制器在众多新兴应用中颇具吸引力，包括高速成像、自由空间光通信、微波光子学和衍射计算。本文中，我们实验演示了一种在近红外波长范围工作、具有吉赫兹调制带宽的高速等离子体超表面EO调制器。为实现从超薄超表面层反射光的高效强度调制，我们利用亚波长金属-绝缘体-金属光栅内的双模等离子体共振，并将其精确调谐以满足临界耦合条件。结果，在1650 nm谐振波长处获得了-27 dB（99.8%）的完美吸收和113的高品质（Q）因子。通过在光栅内加入EO聚合物，我们在±30 V外加电压下实现了高达9.5 dB的调制深度。3-dB调制带宽经确认为1.25 GHz，主要受限于不期望的接触电阻。得益于金属光栅的高电导率和具有极小寄生电容的紧凑器件结构，该演示器件有望工作于数十吉赫兹，这为各种应用中的超高速有源超表面器件开辟了令人振奋的机遇。
引用
@article{arxiv.2309.04835,
title = {High-speed metasurface modulator using critically coupled bimodal plasmonic resonance},
author = {Jiaqi Zhang and Yuji Kosugi and Makoto Ogasawara and Akira Otomo and Toshiki Yamada and Yoshiaki Nakano and Takuo Tanemura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.04835},
year = {2024}
}
备注
Main text: 18 pages, 3 figures, 39 references Supplementary material: 3 pages, 2 figures,