Electronic Metamaterials with Tunable Second-order Optical Nonlinearities.
Electronic Metamaterials with Tunable Second-order Optical Nonlinearities.
复制标题
具有可调二阶光学非线性的电子超材料。
DOI：
10.1038/s41598-017-10304-2
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发表时间：
2017-08-30
影响因子：
4.6
通讯作者：
Fainman Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lin HH;Vallini F;Yang MH;Sharma R;Puckett MW;Montoya S;Wurm CD;Fullerton EE;Fainman Y
设计具有可调非线性光学特性的超材料的能力对于非线性光学至关重要。传统上，金属已被用来增强非线性光学相互作用，通过场局域化。在这里，受材料的电子性质的启发，我们引入并实验证明了一种非对称金属-半导体-金属（MSM）超材料，该材料具有大的且电子可调的有效二阶光学极化率（χ（2））。诱导的χ（2）源于半导体的三阶光学极化率（χ（3））与工程内部电场之间的相互作用，该电场是由两种在其界面具有不同功函数的金属产生的。我们证明了五倍大的二次谐波强度从MSM超材料，其成分的贡献相比，电可调的非线性系数范围从2.8到15.6 pm/V的半导体上的金属之一的空间图案展示可调的非线性衍射，铺平了道路的全光空间信号处理与空间不变和变化的非线性脉冲响应。
The ability to engineer metamaterials with tunable nonlinear optical properties is crucial for nonlinear optics. Traditionally, metals have been employed to enhance nonlinear optical interactions through field localization. Here, inspired by the electronic properties of materials, we introduce and demonstrate experimentally an asymmetric metal-semiconductor-metal (MSM) metamaterial that exhibits a large and electronically tunable effective second-order optical susceptibility (χ(2)). The induced χ(2) originates from the interaction between the third-order optical susceptibility of the semiconductor (χ(3)) with the engineered internal electric field resulting from the two metals possessing dissimilar work function at its interfaces. We demonstrate a five times larger second-harmonic intensity from the MSM metamaterial, compared to contributions from its constituents with electrically tunable nonlinear coefficient ranging from 2.8 to 15.6 pm/V. Spatial patterning of one of the metals on the semiconductor demonstrates tunable nonlinear diffraction, paving the way for all-optical spatial signal processing with space-invariant and -variant nonlinear impulse response.
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影响因子：
4.6
作者：
Hermans A;Kieninger C;Koskinen K;Wickberg A;Solano E;Dendooven J;Kauranen M;Clemmen S;Wegener M;Koos C;Baets R
通讯作者：
Baets R
影响因子：
4
作者：
Alloatti, L.;Kieninger, C.;Koos, C.
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Koos, C.
影响因子：
4
作者：
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Fainman, Yeshaiahu
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作者：
Aktsipetrov, OA;Fedyanin, AA;Rasing, T
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Rasing, T
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作者：
Bristow, Alan D.;Rotenberg, Nir;van Driel, Henry M.
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van Driel, Henry M.