Nano-electromechanical Tuning of Dual-Mode Resonant Dielectric Metasurfaces for Dynamic Amplitude and Phase Modulation.
Nano-electromechanical Tuning of Dual-Mode Resonant Dielectric Metasurfaces for Dynamic Amplitude and Phase Modulation.
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DOI：
10.1021/acs.nanolett.0c04888
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发表时间：
2021-04-14
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Faraon A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kwon H;Zheng T;Faraon A
平面全介质光子晶体或超颖表面承载各种谐振本征模，包括漏导模谐振（GMR）和连续谱中的束缚态（BIC）。设计这些谐振模式可以为各种应用提供新的机会。特别是，谐振的电气控制将通过使其可调谐来促进应用的发展。在这里，我们通过实验证明了在电信波长范围内的GMR和准BIC模式的纳米机电调谐。利用几个电压引起的静电力，器件实现了超过5nm的光谱位移，超过40%的绝对强度调制，和超过10kHz的调制速度。我们还发现，当两个模式在频谱上重叠时，两个共振之间的干涉使得相位响应增强。在4V的偏置下，实验观察到144°的相移。我们的工作提出了一个直接的路线，通过工程的GMR和准BIC谐振光调制器。
Planar all-dielectric photonic crystals or metasurfaces host various resonant eigenmodes including leaky guided mode resonance (GMR) and bound states in the continuum (BIC). Engineering these resonant modes can provide new opportunities for diverse applications. Particularly, electrical control of the resonances will boost development of the applications by making them tunable. Here, we experimentally demonstrate nanoelectromechanical tuning of both the GMR and the quasi-BIC modes in the telecom wavelength range. With electrostatic forces induced by a few voltages, the devices achieve spectral shifts over 5 nm, absolute intensity modulation over 40%, and modulation speed exceeding 10 kHz. We also show that the interference between two resonances enables the enhancement of the phase response when two modes are overlapped in spectrum. A phase shift of 144° is experimentally observed with a bias of 4V. Our work suggests a direct route towards optical modulators through the engineering of GMRs and quasi-BIC resonances.
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