非线性双面介电超表面实现自诱导无源非互易传输
光学
2020-07-06 v2 应用物理
摘要
打破洛伦兹互易定律是一项非平凡的任务，因为通常需借助笨重磁体或复杂的时间调制动态技术来实现。本工作中，我们提出一种简单紧凑的非线性双面介电超表面设计，可在无外部偏置情况下实现强自诱导无源非互易传输。该设计非常适用于自由空间光学应用，可在两种入射偏振下工作，且仅需极低的输入激发功率即可进入非互易 regime。其由两块基于硅的无源超表面构成，分别呈现 Fano 与洛伦兹共振，嵌入超薄玻璃衬底中。由于硅的大克尔非线性，该设计实现了高度非对称场增强，从而在低激发强度下产生强非互易性。此外，我们提出了级联设计，以通过增强传输对比度进一步改善插入损耗、拓宽非互易强度范围并提高隔离比。最后，我们证明该非线性超表面对制备缺陷具有鲁棒性，即便在两束入射波同时从两侧入射的情况下，也能在相对较宽的输入功率范围内实现大隔离。本工作有望催生新型紧凑非互易纳米光子器件，如全光二极管、隔离器、环形器以及用于敏感光学元件的超薄保护层。
引用
@article{arxiv.2004.06825,
title = {Self-induced passive nonreciprocal transmission by nonlinear bifacial dielectric metasurfaces},
author = {Boyuan Jin and Christos Argyropoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.06825},
year = {2020}
}