Высокодобротные металинзы инфракрасного диапазона на основе германиевых димеров

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Современные методы нанофотоники позволяют создавать миниатюрные устройства, изменяющие направление распространения света, модулирующие фазовый фронт, контролирующие выходящее состояние поляризации. Одно из многообещающих направлений исследований - разработка элементов плоской оптики, основу которых составляют планарные аналоги метаматериалов - диэлектрические метаповерхности, представляющие собой двумерный массив субволновых наночастиц с высоким показателем преломления и малым коэффициентом поглощения. Однако резонансы таких нанорассеивателей, как правило, низкой добротности. Нарушение симметрии частиц может приводить к возбуждению квазисвязанных состояний континуума высокой добротности. В настоящей работе проведено численное моделирование метаповерхностей инфракрасного диапазона, поддерживающих такие резонансы и сформированных димерами германиевых нанопараллелепипедов. Показана возможность фокусировки излучения в точку и линию - сферические и цилиндрические металинзы толщиной 300 нм.

Об авторах

В. М Пустынникова

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: fedyanin@nanolab.phys.msu.ru

А. И Мусорин

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: fedyanin@nanolab.phys.msu.ru

А. А Федянин

МГУ имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: fedyanin@nanolab.phys.msu.ru

Список литературы

  1. N. Yu and F. Capasso, Nat. Mater. 13, 139 (2014).
  2. N. Yu, F. Aieta, P. Genevet, M.A. Kats, Z. Gaburro, and F. Capasso, Nano Lett. 12, 6328 (2012).
  3. T. Ellenbogen, K. Seo, and K.B. Crozier, Nano Lett. 12, 1026 (2012).
  4. A. Arbabi, Y. Horie, M. Bagheri, and A. Faraon, Nat. Nanotechnol. 10, 937 (2015).
  5. M. I. Shalaev, J. Sun, A. Tsukernik, A. Pandey, K. Nikolskiy, and N.M. Litchinitser, Nano Lett. 15, 6261 (2015).
  6. А.Д. Гартман, А.С. Устинов, А.С. Шорохов, А.А. Федянин, Письма в ЖЭТФ 114, 509 (2021).
  7. A. I. Kuznetsov, A.E. Miroshnichenko, M. L. Brongersma, Y. S. Kivshar, B. Luk'yanchuk, Science 354, aag2472 (2016).
  8. Y. Yang,W.Wang, P. Moitra, I. Kravchenko, D. Briggs, and J. Valentine, Nano Lett. 14, 1394 (2014).
  9. Z. Zheng, A. Komar, K. Z. Kamali, J. Noble, L. Whichello, A.E. Miroshnichenko, M. Rahmani, D.N. Neshev, and L. Xu, J. Appl. Phys. 130, 053105 (2021).
  10. Y. Intaravanne and X. Chen, Nanophotonics 9, 1003 (2020).
  11. M. Khorasaninejad and F. Capasso, Science 358, eaam8100 (2017).
  12. O. Avayu, E. Almeida, Y. Prior, and T. Ellenbogen, Nat. Commun. 8, 14992 (2017).
  13. A. Arbabi, E. Arbabi, S.M. Kamali, Y. Horie, S. Han, and A. Faraon, Nat. Commun. 7, 13682 (2016).
  14. R. Paniagua-Dominguez, Y. F. Yu, E. Khaidarov, S. Choi, V. Leong, R.M. Bakker, X. Liang, Y.H. Fu, V. Valuckas, L.A. Krivitsky, and A. I. Kuznetsov, Nano Lett. 18, 2124 (2018).
  15. L. Chen, Y. Hao, L. Zhao, R.Wu, Y. Liu, Z.Wei, N. Xu, Z. Li, and H. Liu, Opt. Express 29, 9332 (2021).
  16. F. Aieta, P. Genevet, M.A. Kats, N. Yu, R. Blanchard, Z. Gaburro, and F. Capasso, Nano Lett. 12, 4932 (2012).
  17. A. Komar, R. Paniagua-Dominguez, A. Miroshnichenko, Y.F. Yu, Y. S. Kivshar, A. I. Kuznetsov, and D. Neshev, ACS Photonics 5, 1742 (2018).
  18. M. Bosch, M.R. Shcherbakov, K. Won, H. Lee, Y. Kim, and G. Shvets, Nano Lett. 21, 3849 (2021).
  19. J. Wang, K. Li, H. He, W. Cai, J. Liu, Z. Yin, Q. Mu, V.K. S. Hisao, D. G'erard, D. Luo, G. Li, and Y. J. Liu, Laser Photonics Rev. 16, 2100396 (2022).
  20. A. I. Musorin, M.G. Barsukova, A. S. Shorokhov, B. S. Luk'yanchuk, and A.A. Fedyanin, J. Magn. Magn. Mater. 459, 165 (2018).
  21. A. I. Musorin, A.V. Chetvertukhin, T.V. Dolgova, H. Uchida, M. Inoue, B. S. Luk'yanchuk, and A.A. Fedyanin, Appl. Phys. Lett. 115, 151102 (2019).
  22. P.P. Iyer, M. Pendharkar, and J.A. Schuller, Adv. Opt. Mater. 4, 1582 (2016).
  23. G.K. Shirmanesh, R. Sokhoyan, P.C. Wu, and H.A. Atwater, ACS Nano 14, 6912 (2020).
  24. V.V. Zubyuk, P.P. Vabishchevich, M.R. Shcherbakov, A. S. Shorokhov, A.N. Fedotova, S. Liu, G. Keeler, T.V. Dolgova, I. Staude, I. Brener, and A.A. Fedyanin, ACS Photonics 6, 2797 (2019).
  25. K. Koshelev, A. Bogdanov, and Y. Kivshar, Sci. Bull. 64, 836 (2019).
  26. H. Qin, W. Redjem, and B. Kante, Opt. Lett. 47, 1774 (2022).
  27. E.V. Melik-Gaykazyan, K. L. Koshelev, J. Choi, S. S. Kruk, H. Park, A.A. Fedyanin, and Y. S. Kivshar, JETP Lett. 109, 131 (2019).
  28. V.V. Zubyuk, P.A. Shafirin, M.R. Shcherbakov, G. Shvets, and A.A. Fedyanin, ACS Photonics 9, 493 (2022).
  29. K. I. Okhlopkov, A. Zilli, A. Tognazzi, D. Rocco, L. Fagiani, E. Mafakheri, M. Bollani, M. Finazzi, M. Celebrano, M.R. Shcherbakov, C. Angelis, and A.A. Fedyanin, Nano Lett. 21, 10438 (2021).
  30. K. Koshelev, S. Lepeshov, M. Liu, A. Bogdanov, and Y. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 121, 193903 (2018).
  31. S. Campione, S. Liu, L. I. Basilio, L.K. Warne, W. L. Langston, T. S. Luk, J.R. Wendt, J. L. Reno, G.A. Keeler, I. Brener, and M.B. Sinclair, ACS Photonics 3, 2362 (2016).
  32. A.M. Черняк, M. Г. Барсукова, A.С. Шорохов, А.И. Мусорин, А.А. Федянин, Письма вЖЭТФ 111, 40 (2020).
  33. A.P. Anthur, H. Zhang, R. Paniagua-Dominguez, D.A. Kalashnikov, S.T. Ha, T.W. Maß, A. I. Kuznetsov, and L. Krivitsky, Nano Lett. 20, 8745 (2020).
  34. K. Koshelev, Y. Tang, K. Li, D. Choi, G. Li, and Y. Kivshar, ACS Photonics 6, 1639 (2019).
  35. A. Archetti, R. Lin, N. Restori, F. Kiani, T.V. Tsoulos, and G. Tagliabue, Nanophotonics 11, 3969 (2022).
  36. E. Klopfer, M. Lawrence, D. Barton III, J. Dixon, and J.A. Dionne, Nano Lett. 20, 5127 (2020).
  37. E. Lassalle, T.W. Mass, D. Eschimese, A.V. Baranikov, E. Khaidarov, S. Li, R. Paniagua-Dominguez, and A. I. Kuznetsov, ACS Photonics 8, 1457 (2021).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).