Оптомеханические эффекты нагрева и охлаждения при гигантском комбинационном рассеянии света в среде с близкой к нулю диэлектрической проницаемостью

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Среды, у которых диэлектрическая проницаемость ε(ω) может достигать околонулевых значений (ENZ), позволяют создать условия для усиления взаимодействия света с веществом. В настоящей работе предлагается использовать данные среды для усиления оптомеханической связи колебательных возбуждений среды с оптическим ближнем полем наноантенны. Показано, что ENZ среда существенно увеличивает оптически индуцированную скорость релаксации колебания, что может быть использвано для охлаждения (при частоте падающего света меньше частоты ENZ) или нагрева (при частоте падающего света больше частоты ENZ). Благодаря близости показателя преломления к нулю, колебания поляризации среды происходят когерентно, что еще больше усиливает оптомеханические эффекты. Получены аналитические выражения для оптического сдвига резонанса и индуцированной скорости релаксации.

Об авторах

А. Р Газизов

Казанский федеральный университет; Академия наук РТ

Email: almargazizov@kpfu.ru

М. Х Салахов

Казанский федеральный университет; Академия наук РТ

Email: almargazizov@kpfu.ru

С. С Харинцев

Казанский федеральный университет; Академия наук РТ

Автор, ответственный за переписку.
Email: almargazizov@kpfu.ru

Список литературы

  1. P. Bharadwaj, B. Deutsch, and L. Novotny, Adv. Opt. Photonics 1, 438 (2009).
  2. G. Ba ou, F. Cichos, and R. Quidant, Nat. Mater. 19, 946 (2020).
  3. D. V. Seletskiy, R. Epstein, and M. Sheik-Bahae, Rep. Prog. Phys. 79, 096401 (2016).
  4. V. B. Braginsky, S. E. Strigin, and S. P. Vyatchanin, Phys. Lett. A 305, 111 (2002).
  5. J. Chan, T. P. M. Alegre, A. H. Safavi-Naeini, J. T. Hill, A. Krause, S. Groblacher, M. Aspelmeyer, and O. Painter, Nature 478, 89 (2011).
  6. D.Rugar, R. Budakian, H. J. Mamin, and B. W. Chui, Nature 430, 329 (2004).
  7. E. Gil-Santos, J. J.Ruz, O. Malvar, I. Favero, A. Lemaˆitre, P. M. Kosaka, S. Garc'ia-L'opez, M. Calleja, and J. Tamayo, Nat. Nanotechnol. 15, 469 (2020).
  8. А. В. Цуканов, И. Ю. Катеев, Квантовая электроника 50, 291 (2020)
  9. Quantum Electron. 50, 291 (2020).
  10. P. Roelli, C. Galland, N. Piro, and T. J. Kippenberg, Nat. Nanotechnol. 11, 164 (2016).
  11. Y. Zhang, R. Esteban, R. A. Boto, M. Urbieta, X. Arrieta, C. Shan, S. Li, J. J. Baumberg, and J. Aizpurua, Nanoscale 13, 1938 (2021).
  12. M. Aspelmeyer, T. J. Kippenberg, and F. Marquardt, Rev. Mod. Phys. 86, 1391 (2014).
  13. J. Zhang, Q. Zhang, X. Wang, L. C. Kwek, and Q. Xiong, Nature Photon. 10, 600 (2016).
  14. Y.-C. Chen and G. Bahl, Optica 2, 893 (2015).
  15. K. Kneipp and H. Kneipp, Faraday Discuss. 132, 27 (2006).
  16. R. C. Maher, P. G. Etchegoin, E. C. Le Ru, and L. F. Cohen, J. Phys. Chem. B 110, 11757 (2006).
  17. Y. Hong and B. M. Reinhard, J. Opt. 21, 113001 (2019).
  18. M. Scalora, J. Trull, D. de Ceglia, M. A. Vincenti, N. Akozbek, Z. Coppens, L. Rodr'iguez-Sun'e, and C. Cojocaru, Phys. Rev. A 101, 053828 (2020).
  19. I. M. Palstra, H. M. Doeleman, and A. F. Koenderink, Nanophotonics 8, 1513 (2019).
  20. D. Yoo, F. de Le'on-P'erez, M. Pelton, I.-H. Lee, D. A. Mohr, M. B. Raschke, J. D. Caldwell, L. Mart'in-Moreno, and S.-H. Oh, Nature Photon. 15, 125 (2021).
  21. I. Liberal and N. Engheta, Science 358, 1540 (2017).
  22. N. Kinsey, C. DeVault, A. Boltasseva, and V. M. Shalaev, Nat. Rev. Mater. 4, 742 (2019).
  23. B. C. Yildiz and H. Caglayan, Phys. Rev. B 102, 165303 (2020).
  24. V. Caligiuri, M. Palei, G. Bi, S. Artyukhin, and R. Krahne, Nano Lett. 19, 3151 (2019).
  25. N. Kinsey and J. Khurgin, Opt. Mater. Express 9, 2793 (2019).
  26. W. D. Tian, F. Liang, S. M. Chi, C. Li, H. H. Yu, H. Zhang, and H. J. Zhang, ACS Omega 5, 2458 (2020).
  27. S. S. Kharintsev, A. V. Kharitonov, A. R. Gazizov, and S. G. Kazarian, ACS Appl. Mater.Interfaces 12, 3862 (2020).
  28. А. Р. Газизов, А. В. Харитонов, С. С. Харинцев, Письма в ЖЭТФ 113, 152 (2021)
  29. JETP Lett. 113, 140 (2021).
  30. J. Kim, A. Dutta, G. V. Naik, A. J. Giles, F. J. Bezares, C. T. Ellis, J. G. Tischler, A. M. Mahmoud, H. Caglayan, O. J. Glembocki, A. V. Kildishev, J. D. Caldwell, A. Boltasseva, and N. Engheta, Optica 3, 339 (2016).
  31. B. Huttner and S. M. Barnett, Phys. Rev. A 46, 4306 (1992).
  32. H. T. Dung, L. Kn¨oll, and D.-G. Welsch, Phys. Rev. A 57, 3931 (1998).
  33. T. Gruner and D.-G. Welsch, Phys. Rev. A 53, 1818 (1996).
  34. M. K. Dezfouli and S. Hughes, ACS Photonics 4, 1245 (2017).
  35. A. R. Gazizov, M. Kh. Salakhov, and S. S. Kharintsev, J. Phys.: Conf. Ser. 2015, 012044 (2021).
  36. M. A. Yurkin and M. Huntemann, J. Phys. Chem. C 119, 29088 (2015).
  37. I. V. Lindell, J. C.-E. Sten, and R. E. Kleinman, J. Electromagnet. Wave. 8, 295 (1994).
  38. L. G. Can¸cado, R. Beams, A. Jorio, and L. Novotny, Phys. Rev. X 4, 031054 (2014).
  39. A. R. Gazizov and S. S. Kharintsev, in: 15th International Congress on Arti cial Materials for Novel Wave Phenomena (Metamaterials), IEEE, N.Y. (2021), X-132.
  40. C. van Vlack and S. Hughes, Opt. Lett. 37, 2880 (2012).
  41. A. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comp. Phys.Commun. 181, 687 (2010).
  42. A. R. Gazizov, M. Kh. Salakhov, and S. S. Kharintsev, Bull.Russ. Acad. Sci.: Phys. 86, S71 (2022).
  43. А. В. Харитонов, А. Р. Газизов, С. С. Харинцев, Письма в ЖЭТФ 114, 756 (2021)
  44. JETP Lett. 114, 687 (2021).

© 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