石墨烯-介质异质结构中表面等离极化激元的时空调制不稳定性
光学
2020-09-15 v1
摘要
利用 Jacobi 椭圆函数，建立了石墨烯-介质波导中表面等离极化激元（SPPs）非线性振幅方程的解析解。结果表明，若增大非线性，与 TM 偏振太赫兹光耦合的 SPPs 的场局域化可得到增强。另一方面，基于分步光束传播法（SSBPM）的数值解表明空间调制不稳定性（MI）可能占主导。相应地，较大的非线性导致离散等离激子孤子的产生，而非中等非线性所对应的衍射剖面。进而将时间变化加入非线性振幅方程并用预测-校正法数值求解，揭示出时间 MI 表现为具有多周期行为的超短脉冲序列。类比激光腔，该波导可视为一个受激辐射表面等离激元（spasing）系统——假设处于大非线性 regime——其中若提高耦合深度，MI 的特征将从对流型变为绝对型，且 SPPs 的振幅将快速增长。该过程甚至可能是混沌且不可预测的。这种 spasing 系统适用于电光电路、光放大、光通信和生物医学传感等应用，其中低功耗与非破坏性是重要的特性。
引用
@article{arxiv.2009.05854,
title = {Spatio-temporal Modulation Instability of Surface Plasmon Polaritons in Graphene-dielectric Heterostructure},
author = {Morteza A. Sharif},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.05854},
year = {2020}
}
备注
Allowed by Elsevier under the license CC-BY-NC-ND