基于折射率的双曲声子极化激元传播调控
光学
2020-01-08 v1 材料科学
摘要
双曲声子极化激元（HPhPs）由红外光子在各向异性介质中与极性光学声子耦合而产生，将长波光限制于纳米尺度体积内。然而，为充分发挥 HPhPs 在红外光学中的潜力，理解适用于从波导到红外传感等应用的衬底上的传播与损耗机制至关重要。本文中，我们结合散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）与纳米傅里叶变换红外（FTIR）光谱，以及解析与数值计算，阐明 HPhP 特性随复杂衬底介电函数的变化关系。我们考虑悬浮、介电与金属衬底上的传播，证明仅通过将衬底由介电行为变为金属行为，厚度归一化波矢便可降低 25 倍。此外，通过在有损耗材料中计入介电函数的虚部贡献，波矢可由损耗或载流子密度的微小局域变化动态调控。此类效应因而可用于空间分离不同阶的双曲模式，并表明在基于折射率的传感方案中，薄膜极限下 HPhPs 比表面极化激元更灵敏。我们的结果增进了对基本极化激元激发及其在片上光子学与平面超表面光学中潜力的理解。
引用
@article{arxiv.1907.01950,
title = {Refractive Index-Based Control of Hyperbolic Phonon-Polariton Propagation},
author = {Alireza Fali and Samuel T. White and Thomas G. Folland and Mingze. He and Neda A. Aghamiri and Song Liu and James H. Edgar and Joshua D. Caldwell and Richard F. Haglund and Yohannes Abate},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.01950},
year = {2020}
}