亚波长铌酸锂薄膜导模共振结构设计及二次谐波转化效率优化

摘要

基于亚波长铌酸锂薄膜刻蚀导模共振超表面结构,理论模拟了超表面结构的光学响应特性,探讨了刻蚀微纳结构的周期、填充因子和刻蚀深度等参量对透射光谱的影响,同时研究了不同偏振态和入射角度的光源对光谱线宽的作用;利用非对称的光栅结构设计,使连续谱中的束缚态（bound states in the continuum, BIC）衰退为高Q值（>10 000）的准BIC模式;利用束缚态的局域场增强效应,将亚波长铌酸锂薄膜的二次谐波转化效率提升了5个数量级.模拟结果表明,当入射基频波的峰值功率密度在约1 GW/cm²量级时,可实现紫外波段二次谐波高效转化,即单次穿过亚波长铌酸锂薄膜后,出射的紫外波段二次谐波转化效率高达10^-3量级.这为提升微纳结构、光学表界面体系的非线性响应特性提供了思路和设计方案.

关键词

铌酸锂薄膜 / 光学超表面 / 导模共振 / 二次谐波