利用手性介电超表面实现自隔离拉曼激光

       集成光子技术保证了先进网络通讯和高性能信号处理所必需的宽带，高密度和高速互连性。相干光源是此类光子系统的关键组件，这些设备应紧凑，高效，并且最好与成熟的CMOS制造技术兼容。尽管已有研究者在开发集成光源方面已经取得了长足的进步，但是这些光源的共振特性使得这些系统对由有害反射和缺陷引起的微小扰动敏感。光学隔离器通过用作光的单向阀来解决此问题，在该单向阀中，光在一个方向上被阻止，但允许在相反的方向上通过，从而保护了激光免受背散射的影响，减少了不必要的干扰，并实现了更大的互连性。隔离对于光子网络的实现至关重要，不然现实中将限制在互连稀疏且光路不切实际的低功率源方面。

       新的不可逆的光子组件试图通过共振限制在高质量因数（即高Q）介电结构中来增强光与物质的相互作用，从而克服对扰动敏感的问题，近日，来自斯坦福大学的Jennifer Dionne研究小组提出了一种通过调整激光腔本身的模态特性来隔离集成光源的新方法，特别是使用通过自旋极化受激拉曼散射激发的自旋选择手性超表面腔。研究者使用全场电磁仿真，探索了由近红外共振的带槽圆柱体组成的硅基超表面。通过操纵二聚体晶胞中相邻圆柱之间的耦合，获得了对圆偏振光的正交偏振具有自旋选择透射率的固有手性光学响应。为了明确打破洛伦兹互易性，研究者用自旋极化拉曼泵激发超表面，该拉曼泵模拟法拉第隔离器中的磁偏置。因此，只有当信号遵循由拉曼泵施加的光子-声子自旋选择规则，以及由手性超表面的对称性施加的单独的自旋选择时，才能放大从拉曼泵的信号束。相关研究发表在杂志《Physical Review Letters》上。（刘乐）

       文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.123201