基于连续介质中束缚态的混合硅超膜中的偏振选择性非线性光学增强效应，通过对称性工程实现

《Scientific Reports》：Polarization selective nonlinear optical enhancement in hybrid silicon metamembrane based on bound states in the continuum via symmetry engineering

　　

摘要

我们提出了一种混合硅超薄膜，该薄膜包含两个空气纳米孔和聚合物纳米孔，用于将近红外（NIR）波长转换为可见光。通过调节入射角度、材料成分和几何参数，对称保护的BIC（SP-BIC）被扰动并转换为高品质因数（Q因子）的准BIC（q-BIC）。所有共振模式的主要多极贡献为磁四极子（MQ）。除了分别表征每种模式外，我们还分析了它们之间的相互作用，并选出了能够最大化存储电能和近场增强的最佳条件，以支持非线性过程（如三次谐波产生（THG）和四波混频（FWM））。线性响应的对比分析（包括近场分布、透射光谱、存储电能和Q因子）以及非线性响应结果，证实了光与物质相互作用的增强、近场幅度与非线性转换效率之间存在直接关联。加入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料后，场增强和Q因子都有显著提升；而使用纯或掺杂蒽醌衍生物（N-ANC）的PMMA则进一步提高了性能。由于N-ANC掺杂PMMA具有更高的三阶磁化率，其频率转换效率（FCE）更高。通过共振和材料工程调控，我们观察到FCE的显著提升，这得益于Q因子的提高以及掺杂聚合物的\({\upchi }^{\left(3\right)}\)值的增加。所提出的结构被证明是一个具有极化选择性的平台，适用于线性和非线性光子学应用。