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基于合金介电常数的可控特性增强光子自旋霍尔效应

万婷 罗朝明 闵力 陈敏 肖磊

基于合金介电常数的可控特性增强光子自旋霍尔效应

万婷, 罗朝明, 闵力, 陈敏, 肖磊
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  • 基于平面角谱理论,系统研究了BK7玻璃-合金薄膜-空气结构中合金介电常数的变化对反射光自旋霍尔效应的调控规律.数值仿真结果表明,该结构发生表面等离激元共振的共振角主要受合金介电常数实部的影响,随介电常数实部的增加而增大,而虚部对共振角变化的影响相对较小.不同介电常数合金在其共振角处得到的较大光子自旋霍尔效应横移呈集中的带状分布,选取介电常数-2.8+1.6i的Ag-Ni合金时,光子自旋霍尔效应横移能达到1.2×105 nm.研究还发现将入射角固定为44.1°时,光子自旋霍尔效应横移随合金介电常数的变化呈轴对称分布,并以最大值为中心呈球面状辐射,离中心点越远光子自旋霍尔效应横移越小.选取介电常数-10.6+1.2i的Ag-Au合金时,光子自旋霍尔效应横移最大能达到8000 nm,相比于以往纯金属纳米结构BK7玻璃-金-空气中得到的最大光子自旋霍尔效应横移3000 nm有了较大的提高.该研究不仅能够有效增强光子自旋霍尔效应,还能为设计等离激元共振传感器等纳米光子器件提供理论依据.
      通信作者: 罗朝明, zhaomingluo@hnu.edu.cn
    • 基金项目: 湖南省教育厅科学研究优秀青年项目(批准号:17B114)、国家自然科学基金(批准号:11647110)、湖南省自然科学基金(批准号:2017JJ3098,2016JJ2064)和湖南省科技计划项目(批准号:2016TP1021)资助的课题.
    [1]

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    Hermosa N, Nugrowati A M, Aiello A, Woerdman J P 2011 Opt. Lett. 36 3200

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    Gorodetski Y, Bliokh K Y, Stein B, Genet C, Shitrit N, Kleiner V, Hasman E, Ebbesen T W 2012 Phys. Rev. Lett. 109 013901

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-12
  • 修回日期:  2017-11-20
  • 刊出日期:  2018-03-20

基于合金介电常数的可控特性增强光子自旋霍尔效应

  • 1. 湖南理工学院信息与通信工程学院, 岳阳 414006;
  • 2. 湖南理工学院物理与电子学院, 岳阳 414006
  • 通信作者: 罗朝明, zhaomingluo@hnu.edu.cn
    基金项目: 

    湖南省教育厅科学研究优秀青年项目(批准号:17B114)、国家自然科学基金(批准号:11647110)、湖南省自然科学基金(批准号:2017JJ3098,2016JJ2064)和湖南省科技计划项目(批准号:2016TP1021)资助的课题.

摘要: 基于平面角谱理论,系统研究了BK7玻璃-合金薄膜-空气结构中合金介电常数的变化对反射光自旋霍尔效应的调控规律.数值仿真结果表明,该结构发生表面等离激元共振的共振角主要受合金介电常数实部的影响,随介电常数实部的增加而增大,而虚部对共振角变化的影响相对较小.不同介电常数合金在其共振角处得到的较大光子自旋霍尔效应横移呈集中的带状分布,选取介电常数-2.8+1.6i的Ag-Ni合金时,光子自旋霍尔效应横移能达到1.2×105 nm.研究还发现将入射角固定为44.1°时,光子自旋霍尔效应横移随合金介电常数的变化呈轴对称分布,并以最大值为中心呈球面状辐射,离中心点越远光子自旋霍尔效应横移越小.选取介电常数-10.6+1.2i的Ag-Au合金时,光子自旋霍尔效应横移最大能达到8000 nm,相比于以往纯金属纳米结构BK7玻璃-金-空气中得到的最大光子自旋霍尔效应横移3000 nm有了较大的提高.该研究不仅能够有效增强光子自旋霍尔效应,还能为设计等离激元共振传感器等纳米光子器件提供理论依据.

English Abstract

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