近期，美国科罗拉多大学Kravtsov等人提出表面等离子体场梯度驱动的增强型三阶光学非线性。小体积的高效非线性光学频率混合是未来芯片上光子器件的关键。然而，通常的低转换效率严重地限制了纳米尺度的小型化。在这里，研究人员证明了梯度场效应可以提供一个有效的、传统的偶极子禁止的非线性响应。Kravtsov等研究人员表明，纵向非线性源电流可以在技术上重要的近红外频率范围内支配在金的自由电子响应的三阶光学非线性，由于其他机制的非线性是特别小的。使用绝热的纳米聚焦空间限制了激发场，从2ω1-ω2四波混频响应的测量作为失谐ω1-ω2的函数，他们发现可以找到高达10-5的转换效率，梯度场促使χ3Au达到10-19 m2/v2。该结果与基于等离子体流体动力学和基础电子动力学的理论吻合得很好。非线性转换效率随样品尺寸的减小而增加，甚至可以补偿体积的减小，这为增强非线性纳米光学提供了一种新的途径。这将使更高效的非线性光学器件和相干多维光谱扩展到纳米尺度。

图1 （a）实验配置。（b）全激光光谱（Gray）、尖端的基本散射（红色）、非相干发射（IE）背景和相干FWM峰（蓝色）。（c）分别表示立方和二次依赖的FWM信号（蓝色）和非相干发射（黑色）的功率依赖性。

非线性光学提供了光学频率转换和全光信息处理，它可以潜在地克服现代电子器件的速度限制，并且能够更快地计算和数据通信。器件小型化和片上集成需要深亚波长体积的有效非线性光学响应。然而，由于固有光学非线性通常是弱的，各种方法来实现增强的非线性转换效率，从探索具有高非线性的材料，以优化驱动场分布。通过光子晶体、超材料、微腔、具有降低光速的结构或等离子体共振金属纳米颗粒，可以实现增强非线性光学的同时模式体积压缩和局部场工程。三阶非线性效率的显著增益是特别感兴趣的，因为它允许全光开关、飞秒脉冲控制和相干超快光谱通过四波混频（FWM）。在纳米尺度，三阶效应已经讨论了在金属或石墨烯中的等离子体场局部增强由于相关的极端空间场限制，具有限尺寸效应、表面贡献或有质动力项。

微信分享

x

用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈

网站内容来源于互联网、原创，由网络编辑负责审查，目的在于传递信息，提供专业服务，不代表本网站及新媒体平台赞同其观点和对其真实性负责。如因内容、版权问题存在异议的，请在 20个工作日内与我们取得联系，联系方式：021-80198330。网站及新媒体平台将加强监控与审核，一旦发现违反规定的内容，按国家法规处理，处理时间不超过24小时。