作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 用于空对空转换的超材料结构
(一)具有以下结构参数的示意图:内径(R)、外径(R)、周期(d)、槽宽(A)、槽数(N)
凹槽内部和圆盘外部的折射率分别由ng和nout给出
(二)金制样品的光学图像(r = 70微米，R = 100微米，N = 30，a/d = 0
4)
厚度约为100纳米
铬(10纳米厚)作为粘附层沉积在金的下面
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay1977 具有轨道角动量的涡旋光束是通过线性光吸收选择性激发偶极禁带的一种新的理想工具
涡旋光束的出现为在电偶极相互作用框架之外诱发光学跃迁提供了有趣的机会
这一独特的特征是由原子从光到物质的转变产生的，原子系统的电子跃迁就证明了这一点
在一份关于科学进步的新报告中，T
有川和一组来自日本和加拿大的物理、电子工程和细胞材料科学的研究人员，详细描述了固态系统中OAM向电子的转移
他们用超材料展示了表面电磁激发的多极模式，也称为“欺骗”局域表面等离子体，是如何通过太赫兹涡旋光束选择性诱导的
假表面等离子体激元是一种表面等离子体激元，通常以红外和可见光频率穿过电介质和金属界面传播
然而，由于这种极化子不能自然地出现在太赫兹或微波频率中，欺骗表面等离子体团需要人造超材料来在这种频率中传播
这项研究的选择规则是由总角动量守恒，有川等人
使用数值模拟进行确认
在固态系统中，光轨道角动量在室温下向基本激发的有效转移，可以扩大实验性光声调制操作的潜力，以构建基于光声调制的应用，包括量子存储器和基于光声调制的传感器
光-物质相互作用由光场的时空结构和物质波函数控制
研究人员使用非线性光学方法，如双光子吸收，在强光源存在的情况下，选择性地激发特定的暗模式
轨道角动量提供了一种通过线性光吸收选择性激发偶极禁带态的新方法，同时导出了不同的选择规则
科学家可以探索这种选择性，相对于从光到物质的光声转换，虽然这种转换很少记录
在这项工作中，有川等人
用扩展波函数研究固体中的电子作为研究涡旋光-物质相互作用的理想平台
最近在电磁场分析中的研究已经预测了从涡旋光束到金属圆盘中的局部表面等离子体激元的有效OAM转移
在模拟过程中，具有大角动量的多极模式
e
四极、六极等
作为OAM转移的结果，可以被选择性地激发
实验装置
(一)实验装置示意图
BS:分束器，QWP:四分之一波片，PBS:偏振分束器
环氧乙烷晶体周围的放大图(侧视图)
(三)入射高斯太赫兹脉冲的电场波形
插图显示了它的频谱
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay1977 在这项工作中，研究小组实验性地展示了在周期性纹理金属圆盘表面周围存在的选择性激发
他们构建了超材料结构，将共振频率降低到太赫兹(THZ)频率范围，用于无损成像
该实验装置允许科学家观察波纹圆盘周围的特征模式，并识别样品中激发的假LSP模式
为了可视化由LSPs引起的近场模式，有川等人
在太赫兹(THZ)探测器晶体的顶面上设计了波纹状的金盘，用来对距离金属结构几微米远的电场进行采样
他们在室温下进行实验，并在线偏振高斯光束激发后获得了样品周围THZ电场的五个快照
时间分辨近场成像和模式扩展分析
涡旋束(OAM +ħ)激发的模拟显示了顺时针四极模式特有的特征场分布(六个过零点),类似于实验结果
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay1977 在入射太赫兹脉冲穿过样品后，研究小组观察到围绕样品外圆的电场振荡，作为欺骗LSP的共振激发，代表了预期的电场模式
这项工作证实了高斯光束激发偶极模式，以及涡旋光束可以激发多个欺骗激光二极管
为了说明这一点，有川等人
通过聚焦沿样品外圆的电场来执行额外的分析，以表示每个LSP模式的频谱
结果显示了基于光的光振幅调制的多极模式的有效和选择性激发，允许科学家识别样品中激发的所有欺骗的LSP模式
多极欺骗LSp的选择性激励
由(a)高斯光束、(c)涡旋光束(OAM +ħ)和(e)涡旋光束(OAM −2ħ)激发的样品周围近场演化的精选快照
双圆圈代表样品的位置(内径和外径)
时间原点(0 ps)是入射脉冲的第一个正峰值出现的时间
为了清晰起见，每一帧的色阶都进行了优化
(B、D和F)沿样品外圆的电场，作为方位角φ的函数(红色曲线)
误差线几乎与走线的厚度相同
虚线余弦曲线是右侧描述的模式被激发时的预期电场模式
实心箭头示意性地表示每个模式周围的准静态电场
余弦函数是通过将准静态场投影到实验中检测到的偏振轴(e0，虚线向上箭头)上而获得的
er和eφ是用于计算准静态场的圆柱单位向量
a
u
，任意单位
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay1977 分析还揭示了每个模式的共振频率，使他们能够得出色散关系I
e
表面等离子体激元模式的光学频率与传播常数的关系
恶搞激光散斑的色散关系依赖于金属结构的几何参数，为科学家控制共振频率提供了强有力的工具
该团队对不同波纹尺寸的样品进行了额外的实验和分析，以证明共振频率控制
结果允许他们推导出系统中的选择规则来激发多个欺骗LSP
这些观察结果有力地支持了选择规则受总角动量守恒支配的观点，研究小组随后用相似的电磁场分析对模拟的最小二乘进行了数值验证
近场分布的模式分解
由(a)高斯光束、(b)涡旋光束(+ħ)和(c)涡旋光束(−2ħ)照射的样品中激发的偶极[E( 2，f)]模、四极[E( 3，f)]模和六极[E( 4，f)]模的频谱
(四)欺骗LSP的色散关系
红点代表(甲)至(丙)中确定的共振频率
蓝色曲线是理论上的拟合
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay1977 就这样，T
有川和他的同事观察到低电子散射的旅行表面波，使得电子能够在整个样品上进行相干的集体运动
只要实验装置中的散射足够低，波纹金属圆盘几何形状的频率可调性就使其成为一种具有宽范围频率的非常通用的OAM接收器
研究小组预计，原子吸收光谱将转移到固体中的其他基本激发，包括里德堡激子、天顶子和声子，尽管在这种情况下，它们需要超越衍射极限的聚焦技术
在固态系统中光和基本激发之间的有效光声交换的工作将是产生用于光声转换应用的新型固态器件的基础
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
