硅超表面中连续域束缚态实现的热光双稳态
光学
2023-08-14 v2 应用物理
摘要
通过全光手段控制光是纳米光子学的基本挑战, 也是光开关与逻辑中的关键效应。光学双稳态效应实现了这种控制, 并可在微盘、光子晶体腔与波导等多种平面光子系统中观察到。然而, 波长薄光学元件的平面光学近期进展, 需要基于超结构与超表面的非线性元件。这些系统的性能可通过高-Q 连续域束缚态 (BIC) 增强, 其带来强烈的谐波产生、改善的光-物质耦合, 并推进传感极限。在本研究中, 我们报道了支持 BIC 的全介质超表面膜中增强的热光非线性与光学双稳态的观测。与许多其他纳米光子平台不同, 超表面允许通过管理辐射损耗精细控制 BIC 共振的品质因子。这提供了调控观测迟滞回线参数、甚至通过改变入射角从双稳态切换到光鉴别的机会。此外, 我们提出一种非线性临界耦合机制, 确立了最大迟滞宽度与最小开关功率的条件, 此前未见报道。我们的工作表明, 支持 BIC 的全介质超表面可作为基于强热光非线性的光开关与调制的平面光学平台。
引用
@article{arxiv.2308.05399,
title = {Thermo-optical bistability enabled by bound states in the continuum in silicon metasurfaces},
author = {Alexander Barulin and Olesia Pashina and Daniil Riabov and Olga Sergaeva and Zarina Sadrieva and Alexey Shcherbakov and Viktoriia Rutckaia and Jorg Schilling and Andrey Bogdanov and Ivan Sinev and Alexander Chernov and Mihail Petrov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.05399},
year = {2023}
}