面向下一代二维光电探测器的波长无关超表面设计
光学
2024-12-02 v3 应用物理
摘要
我们探索了一种用于逆向设计二维光子晶体超表面的通用技术。这些表面以其操控光-物质相互作用的能力而闻名，可以通过精确控制来实现特定功能。关键在于高效地优化超表面的几何图案和尺寸。通过一种组合方法，利用两个已建立的范式——协方差矩阵自适应优化和严格耦合波分析（RCWA），我们展示了设计并优化超原子共振以实现所需光学性能的能力，例如在选定波长/光学模式下接近完美的吸收，这在传统的逆向设计实现中往往具有挑战性甚至不可能。我们将该方法应用于设计三层结构，包括单层吸收体、透明超基底和背镜，以在选定的一或两个波长处实现接近 100% 的吸收。为说明起见，我们选择黑磷和硅超表面来预测单层在 1550 nm 处约 100% 的吸收。这种通用技术可应用于定制任意光学模式和波长的反射率和透射率。这种计算高效的设计方法为创建高性能的二维超表面基器件铺平了道路，其应用涵盖量子技术组件（如单光子传感器和双光子源）、通信系统以及非线性光转换等领域。
引用
@article{arxiv.2408.10601,
title = {Wavelength-Agnostic Metasurface Design for Next-Generation 2D Photodetectors},
author = {Ayush M. Jamdar and Rituraj and Srini Krishnamurthy and Vidya Praveen Bhallamudi and Sivarama Krishnan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.10601},
year = {2024}
}