基于非线性有源等离激元超表面的电磁波非互易传输

非互易性对于光信息处理、全双工通信以及保护敏感激光设备免受有害反射至关重要。然而，在光学频率下获得强非互易响应极具挑战性，尤其是在考虑纳米尺度构型时。在本工作中，我们通过展示一种紧凑的双面等离激元超表面来解决这一问题，该超表面在近红外频率下作为一种新型超薄非互易传输滤波器工作。所提出的纳米结构易于实际实现，因为它由放置在超薄有源介电间隔层两侧、具有不同尺寸的两根银纳米条带组成。引入的增益在线性工作 regime 中导致例外点形成，其中所呈现的非厄米宇称-时间对称纳米系统通过损耗补偿实现了单向完美传输。所展示的等离激元超表面在考虑其非线性响应时打破了纳米尺度的洛伦兹互易定律，这主要归因于其空间非对称几何结构结合增强的非线性。在相对较低的输入激光强度值下，实现了来自相反方向的具有单位传输对比度的强且宽带的非互易性。此外，同一非互易超表面设计还展示了具有显著对比度的非对称非线性三次谐波生成。本工作的发现可促成各种新型自诱导非互易纳米光子构型的实现，例如集成超快开关、超薄保护涂层和非对称定向成像器件。