Квазикристаллические структуры с узкополосной спектрально-угловой селективностью

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методы дизайна в обратном пространстве позволяют получать структуры с желаемыми свойствами. Мы представляем результаты по разработке квазикристаллических фотонных структур, которые обеспечивают селективное рассеяние электромагнитной волны, падающей на образец. Максимумы Фурье-образа искомого распределения диэлектрической проницаемости в обратном пространстве были расположены вдоль двух дуг на сфере Эвальда, соответствующей рассеянию волны с требуемыми параметрами: длина волны и угол падения. Переход к прямому пространству позволил найти распределение материала. После бинаризации показателя преломления формировалась структура с малым диэлектрическим контрастом. Теоретическое исследование свойств полученной структуры подтвердило спектрально-угловую селективность рассеяния. Результаты численных расчетов показывают возможность получения эффективного рассеяния и поглощения электромагнитной энергии до 94 % в узкой полосе частот и для узкого диапазона углов падения при диэлектрическом контрасте двух материалов 1.07.

Об авторах

В. А Чистяков

Университет ИТМО

Email: v.chistyakov@metalab.ifmo.ru

М. С Сидоренко

Университет ИТМО

А. Д Саянский

Университет ИТМО

М. В Рыбин

Университет ИТМО;Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Список литературы

  1. E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
  2. J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
  3. J. D. Joannopoulos, S. G. Johnson, J. N. Winn, and R. D. Meade, Princet. Univ. Press. Princeton, NJ [ua] (2008).
  4. M. V. Rybin and M. F. Limonov, Phys.-Uspekhi 62, 823 (2019).
  5. P. Tonkaev and Y. Kivshar, JETP Lett. 112, 615 (2020).
  6. A. M. Chernyak, M. G. Barsukova, A. S. Shorokhov, A. I. Musorin, and A. A. Fedyanin, JETP Lett. 111, 46 (2020).
  7. S. Molesky, Z. Lin, A. Y. Piggott, W. Jin, J. Vuckovi'c, and A. W. Rodriguez, Nat. Photonics 12, 659 (2018).
  8. M. M. R. Elsawy, S. Lanteri, R. Duvigneau, J. A. Fan, and P. Genevet, Laser Photonics Rev. 14, 1900445 (2020).
  9. K. R. Safronov, V. O. Bessonov, and A. A. Fedyanin, JETP Lett. 114, 321 (2021).
  10. P. R. Wiecha, A. Arbouet, C. Girard, and O. L. Muskens, Photonics Nanostructures: Fundam. Appl. 9, B182 (2021).
  11. P. R. Wiecha, A. Y. Petrov, P. Genevet, and A. Bogdanov, Photonics Nanostructures: Fundam. Appl. 52, 101084 (2022).
  12. P. M. Piechulla, B. Fuhrmann, E. Slivina, C. Rockstuhl, R. B. Wehrspohn, and A. N. Sprafke, Adv. Opt. Mater. 9, 2170068 (2021).
  13. W. Man, M. Florescu, K. Matsuyama, P. Yadak, G. Nahal, S. Hashemizad, E. Williamson, P. Steinhardt, S. Torquato, and P. Chaikin, Opt. Express 21, 19972 (2013).
  14. A. D. Sinelnik, I. I. Shishkin, X. Yu, K. B. Samusev, P. A. Belov, M. F. Limonov, P. Ginzburg, and M. V. Rybin, Adv. Opt. Mater. 8, 2001170 (2020).
  15. P. Wang, Y. Zheng, X. Chen, C. Huang, Y. V. Kartashov, L. Torner, V. V. Konotop, and F. Ye, Nature 577, 42 (2020).
  16. N. Lassaline, R. Brechbu�hler, S. J. Vonk, K. Ridderbeek, M. Spieser, S. Bisig, B. Le Feber, F. T. Rabouw, and D. J. Norris, Nature 582, 506 (2020).
  17. L. Maiwald, T. Sommer, M. S. Sidorenko, R. R. Yafyasov, M. E. Mustafa, M. Schulz, M. V. Rybin, M. Eich, and A. Y. Petrov, Adv. Opt. Mater. 10, 2100785 (2022).
  18. V. A. Chistyakov, M. S. Sidorenko, A. D. Sayanskiy, and M. V. Rybin, Phys. Rev. B 107, 014205 (2023).
  19. K. C. Neuman and S. M. Block, Rev. Sci. Instrum. 75, 2787 (2004).
  20. K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, A. Raman, Y. Cui, and S. Fan, Energy Environ. Sci. 7, 2725 (2014).
  21. T. M. Mercier, T. Rahman, C. Krishnan, E. Khorani, P. J. Shaw, M. E. Pollard, S. A. Boden, P. G. Lagoudakis, and M. D. Charlton, Nano Energy 84, 105874 (2021).
  22. C. Guo, T. Sun, F. Cao, Q. Liu, and Z. Ren, Light Sci. Appl. 3, e161 (2014).
  23. R. Saive, Progress in Photovoltaics: Research and Applications 29, 1125 (2021).
  24. P. W. Anderson, Phys. Rev. 109, 1492 (1958).
  25. S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
  26. L. Levi, M. Rechtsman, B. Freedman, T. Schwartz, O. Manela, and M. Segev, Science 332, 1541 (2011).
  27. A. Petrov (private communications in December of 2021).
  28. L. Maiwald, S. Lang, D. Jalas, H. Renner, A. Y. Petrov, and M. Eich, Opt. Express 26, 11352 (2018).
  29. Y. Kim, M. M. Tentzeris, and S. Lim, Materials 12, 402 (2019).
  30. G. Boussatour, P.-Y. Cresson, B. Genestie, N. Joly, and T. Lasri, IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett. 28, 374 (2018).

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах