非线性超表面中手性谐波产生与频率混频的散射矩阵
光学
2024-05-03 v1 应用物理
摘要
我们将光学散射矩阵（矩阵）的概念推广，用以在未耗尽泵浦近似极限下表征平面超表面中的谐波产生与频率混频。我们表明，此类非线性矩阵的对称性由超表面的微观与宏观对称性决定。我们证明，对于简并频率混频过程（如光学谐波产生）的描述，多维矩阵可被一个降维的二维矩阵所替代。我们表明，对于具有特定点群对称性的超表面，决定降维非线性矩阵变换的选择定则大幅简化，并可表示为紧凑形式。我们将所发展的方法应用于分析具有旋转、面内镜面与面外镜面等多种对称性的非线性超表面中的手性谐波产生。对于上述每种对称性，我们通过全波数值计算验证了所发展分析的结果。我们相信，我们的结果为设计超表面的非线性光学特性提供了新范式，并可能在有源与非线性光学、生物传感和量子信息处理中得到应用。
引用
@article{arxiv.2311.03686,
title = {Scattering matrix for chiral harmonic generation and frequency mixing in nonlinear metasurfaces},
author = {Kirill Koshelev and Ivan Toftul and Yongsop Hwang and Yuri Kivshar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.03686},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 7 figures, 3 tables, 46 references