等离子体晶格激光器中的自发对称性破缺
光学
2023-11-02 v1
摘要
自发对称性破缺(SSB)是我们理解相变与有序性自发涌现的关键。光子学为研究SSB提供了多功能的系统。在本工作中,我们报道了对于具有增益的二维(2D)周期性非局域超表面,在激射跃迁中发生了破缺宇称对称性的SSB。我们研究了衍射六边形等离子体纳米粒子晶格,其中动量空间中的K点提供了两个频率完全简并、空间分布完全相同的模式。利用飞秒脉冲激发增益介质,我们同时捕获了激光发射的单次实空间与波矢分辨傅里叶图像。通过结合傅里叶空间与实空间,我们解析了同时发生对称性破缺的两个序参量:空间宇称与U(1)(旋转)对称性破缺,分别表现为随机的相对模式振幅与相位。由此,我们首次量化了二维周期性超表面中的SSB。这些超表面作为开创性固态物理哈密顿量的实验可实现的实现方式正受到广泛关注,并为在不同对称性、模式简并度和拓扑性质的场景中探索SSB提供了巨大的设计空间。本工作所报道的方法普遍适用于二维等离子体及介电超表面,并为研究超光子学中的SSB与空间相干性的涌现开辟了众多机会。
引用
@article{arxiv.2311.00641,
title = {Spontaneous symmetry breaking in plasmon lattice lasers},
author = {Nelson de Gaay Fortman and Radoslaw Kolkowski and Debapriya Pal and Said R. K. Rodriguez and Peter Schall and A. Femius Koenderink},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.00641},
year = {2023}
}
备注
Main manuscript (4 figures, 19 pages) and appended to it supplementary information (with 6 supplementary figures)