ナノ共振器における高Q準BIC状態からの多重極第二高調波発生【JST・京大機械翻訳】

Volkovskaya Irina I.; Xu Lei; Huang Lujun; Smirnov Alexander I.; Miroshnichenko Andrey

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202211027097702 整理番号：21P0022479

ナノ共振器における高Q準BIC状態からの多重極第二高調波発生【JST・京大機械翻訳】

Multipolar second-harmonic generation from high-$Q$ quasi-BIC states in nanoresonators

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発行年： 2020年01月13日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2020年01月13日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

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マルチモード干渉と多極相互作用は,光ナノ共振器と非線形ナノアンテナの機能性を支配する。最近,個々のサブ波長誘電体粒子における高品質スーパーキャビティモード(準BIC状態)の励起が,ナノスケールでの非線形周波数変換を高めると予測された。ここでは,ナノ共振器におけるこのような高Qモードにより駆動される線形および非線形応答の背後にある物理を捉える多極モデルを提唱した。AlGaAsナノディスクにおける準BIC状態の形成を,結合漏れモードの多極変換により理解できることを示した。特に,ハイブリッド軸対称TE偏光モードは,主に磁気双極子と八重極により構成される親多重極に基づいて,多重極の重ね合わせとして見ることができる。パラメータ空間における準BIC点は,双極子損失が完全に抑制されるように見える。この状態に対する効率的な光結合を,その多極起源を整合する方位角偏光ビーム照明によって実行した。散乱特性の透明解釈を可能にする標準非Hermitian結合モード理論と多極モデルの間の1対応を確立した。この手法を用いて,AlGaAsナノディスクから発生した第二高調波放射の多極組成を導出し,全波数値シミュレーションでそれを検証した。基本周波数への第二高調波放射の逆作用が,ポンプ枯渇を伴う結合非線形モデルで考慮された。ハイブリッド金属-誘電体ナノアンテナを提案し,変換効率を数十パーセントまで増強し,非線形パラメトリックダウンコンバージョンを実現した。著者らの知見は,非線形ナノフォトニクス応用のための機能的要素の設計において,詳細な概念的フレームワークと新しい有望な戦略を明らかにする。【JST・京大機械翻訳】

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非線形光学

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