通过周期性排列的GaAs纳米天线实现超快衍射整形

《ACS Photonics》：Ultrafast Diffraction Shaping by Periodic Arrays of GaAs Nanoantennas

超快光强调制与波前控制技术中，基于砷化镓超表面的元原子阵列通过光致载流子实现全光调制，一级衍射光强度达16%的调制效率，仅需低泵浦流密度μJ/cm2，开关时间200fs，弛豫1.2ps，为低功耗光学开关开发提供新路径。

　　

高效、超快地控制光的强度和波前对于许多现代光学设备至关重要，从激光雷达扫描系统到先进的激光束整形器都是如此。一种与CMOS兼容的空间光控制方法基于利用由米氏共振半导体纳米粒子（即“超原子”）阵列制成的超表面来调节光的传播方向。通过在这些超原子中产生光诱导载流子，可以实现全光超快调谐，通常通过光的整体瞬态反射或透射来观察这种调谐效果。然而，有效调制所需的高光脉冲强度对应用范围构成了限制。在这里，我们介绍了一种基于砷化镓材料的衍射超表面，并证明了衍射光束的强度超快调谐能力比透射光束强一个数量级。实验结果显示，在仅几μJ/cm2的泵浦能量下，一阶衍射的强度调制幅度可达16%，切换时间为200飞秒，松弛时间为1.2皮秒。这些成果为开发高效、低功耗的空间光控制超快光学开关器件树立了一个重要的里程碑。