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热蒸汽包层波导中的手性光-物质相互作用

发布:laserpulse    |    2019-01-02 22:40    阅读:488
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近年来,人们对碱蒸气与纳米光子结构(如纳米波导、谐振器和纳米天线)的集成越来越感兴趣。纳米尺度的电磁场限制可能引入一个纵向电场分量,从而产生圆极化模式,这对于涉及蒸汽和光的各种应用(如手性和非互易性)至关重要。因此,我们设计并制造和表征了一种小型化的蒸汽电池,它与光波导集成在一起,其被设计成产生一种特殊的环形偏振。利用这一现象,我们证明了原子在不同磁场下吸收信号的光谱位移,以及原子包层波导中正向和反向传播波之间的显著隔离。研究结果为芯片级集成原子器件在光隔离和高空间分辨率磁强计等的应用奠定了基础。

图1 (a)器件;(b)波导、光学模式和磁场的图示。在波导管周围,氧化物被蚀刻的区域,定义了光和蒸汽之间的相互作用区域。(c)实验装置的示意图(未按比例)。

图2 (a)和(b)计算出的纵向和横向(垂直)电场的大小。波导结构是叠加的。亮度相当于高强度。(c)FDTD模拟显示了极化沿传播轴的演变。我们选择了一个横向坐标,垂直方向在波导顶部上方30纳米处,水平方向居中。极化的圆形特性是显而易见的。(d)在颜色上,左手极化和右手极化的比率(0对应于圆偏振光)。在波导之外,在光和原子相互作用的区域,我们叠加了极化椭圆(如C区)。由于波导芯内没有发生光蒸气相互作用,因此没有显示波导内的极化。

图3 (a)和(b)模拟了不同磁场下ACWG的透射光谱。(a)右手极化;(b)左手极化。(c)和(d)测量了不同磁场下ACWG的透射光谱;(c)右手极化;(d)左手极化。在110°的温度下获取光谱数据。在25°的温度下,来自参考电池的光谱数据被获取,不按比例显示。

图4 测量了不同磁场下ACWG的透射光谱。每个面板比较左(蓝色)极化和右(红色)极化。我们观察到分离效果最佳的位置在975G处。

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