通过强等离激元-声子极化激元耦合实现可调中红外双曲范德瓦耳斯超表面
光学
2021-11-16 v1 应用物理
摘要
基于范德瓦耳斯（vdW）材料的双曲超表面支持极端各向异性极化激元的传播，以实现纳米尺度光压缩与操控，因此在平面超透镜、纳米激光、量子光学和高灵敏度红外光谱等应用中具有巨大潜力。二维六方氮化硼（h-BN）作为一种 vdW 超表面，可在单原子层水平操控双曲极化激元的传播，相比传统介质具有更高的场约束程度和更低的损耗。然而，h-BN 中红外超表面中双曲极化激元波的动态调控仍难以实现。在此，我们提供了一种构建可调中红外双曲 vdW 超表面（HMSs）的有效策略。它们由薄层 h-BN 与单层石墨烯条带（iHBNG）的面内异质结构作为元原子组成。h-BN 声子与石墨烯等离激元的强耦合，使得通过调节石墨烯化学势即可在不发生频移的情况下大幅调控光场，其间涉及极化激元模式的拓扑转变、单向极化激元传播以及局域态密度增强。对 iHBNG 超表面的近场分布模拟揭示了双曲极化激元传播的独特转变，区别于单独的 h-BN 与石墨烯超表面。我们的发现为面向新兴片上极化激元器件的光学纳米操控提供了平台。
引用
@article{arxiv.2111.07598,
title = {Tunable mid-infrared hyperbolic van der Waals metasurfaces by strong plasmon-phonon polaritons coupling},
author = {Xueli Wang and Kaili Chang and Weitao Liu and Hongqin Wang and Kaihui Liu and Ke Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.07598},
year = {2021}
}
备注
23 pages, 4 figures