可见光波长下的百万Q值自由空间超构光学谐振器
光学
2024-09-05 v1 应用物理
摘要
具有极端时间相干性的高品质(Q)因子光学谐振器在光学计量、连续波激射和半导体量子光学中具有重要的技术与基础意义。尽管在不同光谱波段设计高Q谐振器已做出大量努力，但由于对制造缺陷敏感的微小特征尺寸，在可见光波长下实验实现超大Q因子仍具挑战性，因此通常在集成光子学中实现。为了追求具有大空间带宽积和大规模并行操作优势的自由空间光学，本文设计并制造了一种可见光波长下的无刻蚀超构表面，其制造缺陷最小化，并在实验上展示了百万量级的超高Q共振。我们开发了一种具有极高光谱和角度分辨率的新型激光扫描动量空间分辨光谱技术，用于表征这一创纪录的高Q因子以及自由空间中百万Q值共振的色散。通过将单层WSe2集成到我们的超高Q超构谐振器中，我们进一步展示了类激光的高度单向和窄线宽激子发射，且无需任何工作功率密度阈值。在连续波激光泵浦下，我们在室温下观察到依赖于泵浦功率的线宽变窄，表明我们的超构光学平台在控制相干量子光源方面具有潜力。我们的结果在光学传感、光谱滤波和少光子非线性光学等应用中也大有前景。
引用
@article{arxiv.2409.02874,
title = {Million-Q Free Space Meta-Optical Resonator at Visible Wavelengths},
author = {Jie Fang and Rui Chen and David Sharp and Enrico M. Renzi and Arnab Manna and Abhinav Kala and Sander A. Mann and Kan Yao and Christopher Munley and Hannah Rarick and Andrew Tang and Sinabu Pumulo and Yuebing Zheng and Vinod M. Menon and Andrea Alu and Arka Majumdar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.02874},
year = {2024}
}