用电子纳米探针观测连续谱中的光子束缚态
光学
2021-05-11 v1
摘要
连续谱中的束缚态（BIC）是一种波动力学概念，可产生谱线宽趋近于零的共振。它在光学中有许多实际应用，如窄带滤波器、无镜激光和非线性谐波生成。由于真正的 BIC 光学模式是非辐射的且局限于纳米结构的近场，无法用传播光激发，因此其直接实验观测一直难以实现。我们不使用光，而是利用透射电子显微镜中的聚焦电子束探测硅纳米天线阵列上的 BIC 模式。通过结合阴极发光（CL）和单色化电子能量损失谱（EELS）与受控纳米加工，我们提供了“真”BIC 模式的直接实验证据，并展示了可见光谱中 720 nm 处的 BIC 模式。以比先前远场测量高两个数量级以上的空间精度观测和量化这些导波共振的能力，使得探测纳米天线阵列中的单个元件成为可能。高分辨率实验结果与数值模拟以及多极分解分析相印证，使我们能够证明准 BIC 共振的相干相互作用长度至少需要 6 个相邻天线元件，其发射率超过未图案化硅的 60 倍。
引用
@article{arxiv.2105.04220,
title = {Photonic Bound-States-in-the-Continuum Observed with an Electron Nanoprobe},
author = {Zhaogang Dong and Zackaria Mahfoud and Ramón Paniagua-Domínguez and Hongtao Wang and Antonio I. Fernández-Domínguez and Sergey Gorelik and Son Tung Ha and Febiana Tjiptoharsono and Arseniy I. Kuznetsov and Michel Bosman and Joel K. W. Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.04220},
year = {2021}
}
备注
30 pages, 4 figures in the main text, 6 figures in the supplementary information