由等离激元方位角啁啾光栅介导的非线性光学信号产生

部署等离激元纳米结构以增强非线性信号产生，需要有效的远场到近场耦合以及用于频率转换的相位匹配。后者在等离激元热点处易于实现，而前者是一个天线问题，需要专门的结构设计与优化。等离激元光栅为非线性信号产生提供了一个简单而有效的平台，因为它为光子-等离激元耦合提供了明确的动量，并为频率转换提供了局部热点。本工作中，利用一种提供空间分辨宽带动量用于光子-等离激元耦合的等离激元方位角啁啾光栅（ACG），研究了两种非线性光学过程——即双光子光致发光（TPPL）与二次谐波产生（SHG）——中的等离激元增强效应。非线性信号的空间分布通过超短脉冲激发下的高光谱成像实验确定。非线性信号的实验空间分布与仅基于 ACG 动量进行光子-等离激元耦合的分析预测非常吻合，揭示了光栅在等离激元非线性信号产生中的天线功能。本工作凸显了光栅天线效应对非线性信号产生的重要性，并为除局部热点工程之外的等离激元光栅增强机制提供了见解。