热扫描探针与相变材料结合用于可调超表面的潜力
应用物理
2020-07-17 v1 材料科学
摘要
超表面允许光学波前振幅、相位和偏振的时空变化。实现超表面的主动可调性有望带来能够进行可重构波前塑形的紧凑平面光学器件。相变材料（PCMs），如碲化锗或锗锑碲化物，因其结构转变时的大折射率变化而成为实现可重构超表面的突出材料类。然而，常用的激光诱导 PCM 切换限制了可实现的特性尺寸，从而制约了器件微型化。在此，我们提出热扫描探针诱导的碲化锗局部切换，以实现近红外超表面，其特性尺寸远小于衍射极限光学切换所能达到的。我们的设计基于平面多层堆叠，不需要如文献中常用的突出介质或金属谐振器的制备。相反，我们通过数值证明，通过对 PCM 层进行局域受控的针尖诱导结晶可实现完美吸收宽带调谐。超表面的光谱响应通过简单共振模式分析与数值模拟解释。为便于实验实现，我们采用多物理场模拟对针尖诱导结晶给出详细理论描述，以展示制备紧凑可重构超表面的巨大潜力。我们的概念允许可调完美吸收，不仅可应用于热成像或传感，也可用于空间频率滤波。
引用
@article{arxiv.2007.07938,
title = {The Potential of Combining Thermal Scanning Probes and Phase-Change Materials for Tunable Metasurfaces},
author = {Ann-Katrin U. Michel and Sebastian Meyer and Nicolas Essing and Nolan Lassaline and Carin R. Lightner and Samuel Bisig and David J. Norris and Dmitry N. Chigrin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.07938},
year = {2020}
}
备注
7 pages, 4 figures