Diseño de nanoestructuras de GaP para aplicaciones en fotónica no-lineal y espectroscopías

G. Q. MORETTI; A. V. BRAGAS; G. GRINBLAT

Conferencia; 106 Reunión Nacional de Física de la AFA; 2021

Las resonancias de estados cuasi-ligados en el continuo (Q-BICs) han sido demostradas recientemente en materiales dielectricos nanoestructurados para longitudes de onda de la luz[1]. Se caracterizan por tener elevados factores de calidad y altas intensicaciones del campo electrico local[2], lo que las hace atractivas para estudiar procesos opticos no-lineales[3] y como amplificadores para tecnicas de espectroscopia[4], entre otras aplicaciones. En este trabajo se diseña numericamente un arreglo periodico de cilindros elipticos hecho en fosfuro de galio (GaP) capaz de soportar tres resonancias Q-BIC separadas espectralmente. Se exploran las capacidades del sistema para generacion de segunda armonica y mezcla degenerada de cuatro ondas, obteniendo eciencias por celda unidad del orden de 2 W^-1 y 60 W^-2, respectivamente. Comparativamente,se muestra como este tipo de estructuras supera por mas de 4 ordenes de magnitud la respuesta no-lineal que se obtiene con resonancias de tipo Mie o anapolar en resonadores individuales de GaP. Aprovechando la distribucion particular del campo electrico en el sistema presentado se disena una nanocavidad para aplicaciones espectroscopicas abriendo una ranura en la estructura. Se muestra como la nano-cavidad optica presenta alta intensidad de campo electrico distribuido homogeneamente en la misma. Esto es aprovechado para obtener elevadas amplificaciones radiativas de dipolos electricos puntuales colocados en el centro de la nano-cavidad.Referencias:[1] Z. Liu, Y. Xu, Y. Lin et al., Phys. Rev. Lett. 123, 253901 (2019).[2] C. W. Hsu, B. Zhen, A. D. Stone, et al., Nat. Rev. Mater. 1, 16048 (2016).[3] A. P. Anthur, H. Zhang, R. Paniagua-Dominguez et al., Nano Lett. 20, 8745 (2020).[4] Y. Jahani, E. R. Arvelo, F. Yesilkoy et al., Nat. Commun. 12, 3246 (2021).