弯曲的光增强波长转换

文摘

的角度来看

Metasurfaces人工二维(2 d)平面表面包含子波长硬邦邦的(如金属或电介质纳米结构)。他们以他或她的能力实现更好、更高效的光控制比传统的光学同行。突然急剧变化引起的电磁特性往往metasurfaces代替传统的逐步积累,需要更大的传播距离。支持这个特性,平面光学组件,如镜子镜片,waveplates、光电隔离器甚至与开发超薄厚度全息图。大多数目前metasurface研究集中在裁剪的线性光学效应等应用隐身,透镜成像和3 d全息术。最近,利用metasurfaces加强非线性光学效应吸引了大量科研界的关注。利用产生的有效非线性光学过程集成所有的光学纳米器件的制备与特殊功能包括宽带频率转换和超快光学开关将成为可实现的。电浆中激发是一个最有效的方法来扩展非线性光学反应由于其诱导强烈的局部电磁场增强。作为一个例子,连续相控制的有效非线性极化率电浆metasurfaces已经证明通过spin-rotation光耦合。阶段的非线性极化通常由空间变化不断调整硬邦邦的方向在第二和第三谐波生成过程,而非线性metasurfaces也表现出齐次线性属性。 Additionally, an ultrahigh second-order nonlinear susceptibility of up to 104 pm V-1 has recently been reported by coupling the plasmonic modes of patterned metallic arrays with inter-sub-band transition of multiquantum- well layered substrate. So as to develop ultra-planar nonlinear plasmonic metasurfaces, 2D materials like graphene and Transition Metal Dichalcogenides (TMDCs) are extensively studied supported their unique nonlinear optical properties. The thirdorder nonlinear coefficient of graphene is five times that of gold substrate, while TMDC materials also exhibit a robust secondorder magnetic susceptibility.

Metasurfaces人工二维(2 d)平面表面包含子波长硬邦邦的(如金属或电介质纳米结构)。他们以他或她的能力实现更好、更高效的光控制比传统的光学同行。突然急剧变化引起的电磁特性往往metasurfaces代替传统的逐步积累,需要更大的传播距离。支持这个特性,平面光学组件,如镜子镜片,waveplates、光电隔离器甚至与开发超薄厚度全息图。大多数目前metasurface研究集中在裁剪的线性光学效应等应用隐身,透镜成像和3 d全息术。最近,利用metasurfaces加强非线性光学效应吸引了大量科研界的关注。利用产生的有效非线性光学过程集成所有的光学纳米器件的制备与特殊功能包括宽带频率转换和超快光学开关将成为可实现的。电浆中激发是一个最有效的方法来扩展非线性光学反应由于其诱导强烈的局部电磁场增强。作为一个例子,连续相控制的有效非线性极化率电浆metasurfaces已经证明通过spin-rotation光耦合。阶段的非线性极化通常由空间变化不断调整硬邦邦的方向在第二和第三谐波生成过程,而非线性metasurfaces也表现出齐次线性属性。 Additionally, an ultrahigh second-order nonlinear susceptibility of up to 104 pm V-1 has recently been reported by coupling the plasmonic modes of patterned metallic arrays with inter-sub-band transition of multiquantum- well layered substrate. So as to develop ultra-planar nonlinear plasmonic metasurfaces, 2D materials like graphene and Transition Metal Dichalcogenides (TMDCs) are extensively studied supported their unique nonlinear optical properties. The thirdorder nonlinear coefficient of graphene is five times that of gold substrate, while TMDC materials also exhibit a robust secondorder magnetic susceptibility.

在一个领域metasurface诱导近场增强发现特定的成功是光子上变频。光子上转换材料,像lanthanide-doped粒子,利用能量传送的传播机制,多个低能photo-excited状态转换到一个更高的能级,这可能会被汇集能量光子的波长要短,产生光子上转换效应。上转换过程的效率往往是极大地增强了通过增加photo-excitation系统的速率,即。,阳光强度。以获得在低入射强度上转换效率高,附近的字段可以在本地增加入射功率metasurface lanthanide-doped纳米颗粒的边缘。这已经完成使用metasurfaces组成的二维光子晶体阳极氧化铝,二氧化硅蛋白石光子晶体,光子晶体为基础的电浆粒子和nanopillar。

替代metasurface基于上转换过程的增强是通过微粒子超透镜。超级透镜的缺点是,小心对齐的上转换材料的要求与透镜的焦点。然而,指望设备,这可能不会造成大的缺点。

大部分的上转换过程的结果增强问一个激发波长为980 nm。这个波长通常用于高效的一代的可见光子,这使得它有吸引力的几个应用程序,如检测生物制剂的关注。上变频使用lanthanide-based纳米颗粒还可以支持过渡兴奋的波长1550 nm,导致发射,主要在980海里。这将用于增加光伏设备的效率,通过将低于隙的光子的波长会被硅吸收。已经有报告上变频使用金属纳米结构增强在1550海里。的效果叠加metasurfaces供应能力增强领域附近的简单知识,没有调查到目前为止。

metasurface是参照分析近场增强效应。传输测量不确定共振光谱位置,与模拟确认附近的共振增强相关字段。以知道谐振模式的起源,每一层的metasurface模拟分别和他们的贡献对整个metasurface进行了探讨。概念的象征,双层metasurfaces与lanthanide-doped屋顶上变频粒子及其相互作用的共振metasurface分析通过测量在1550纳米上转换荧光激发态。这导致提高上转换效率,我们把附近的混合增强metasurface的字段和轻量级的诱捕效果由于高角散射。最后,我们提出一个基础课堆叠metasurface并讨论其潜在光子上变频应用低强度和宽带激励。

增强可能被减少的程度进一步提高上转换纳米粒子,以便他们卷重叠的模式体积metasurface漏水的共振模式。这里显示的改进的红外上转换光谱操作将使新的可能性的阳光,包括扩大可利用的光伏电池的波长范围的应用程序。