Published December 16, 2015
| Version v1
Publication
Open
Nanoscale Kerr Nonlinearity Enhancement Using Spontaneously Generated Coherence in Plasmonic Nanocavity
Creators
- 1. Collaborative Innovation Center of Quantum Matter
- 2. Peking University
- 3. Shanxi University
Description
The enhancement of the optical nonlinear effects at nanoscale is important in the on-chip optical information processing. We theoretically propose the mechanism of the great Kerr nonlinearity enhancement by using anisotropic Purcell factors in a double-Λ type four-level system, i.e., if the bisector of the two vertical dipole moments lies in the small/large Purcell factor axis in the space, the Kerr nonlinearity will be enhanced/decreased due to the spontaneously generated coherence accordingly. Besides, when the two dipole moments are parallel, the extremely large Kerr nonlinearity increase appears, which comes from the double population trapping. Using the custom-designed resonant plasmonic nanostructure which gives an anisotropic Purcell factor environment, we demonstrate the effective nanoscale control of the Kerr nonlinearity. Such controllable Kerr nonlinearity may be realized by the state-of-the-art nanotechnics and it may have potential applications in on-chip photonic nonlinear devices.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد تعزيز التأثيرات البصرية غير الخطية على المقياس النانوي أمرًا مهمًا في معالجة المعلومات البصرية على الرقاقة. نقترح نظريًا آلية تعزيز كير الكبير غير الخطي باستخدام عوامل بورسيل متباينة الخواص في نظام من أربعة مستويات من النوع المزدوج، أي إذا كان منصف العزمتين ثنائي القطب الرأسي يكمن في محور عامل بورسيل الصغير/الكبير في المساحة، فسيتم تعزيز/تقليل عدم خطية كير بسبب التماسك المتولد تلقائيًا وفقًا لذلك. إلى جانب ذلك، عندما تكون العزمتان ثنائيتا القطب متوازيتين، تظهر زيادة كير اللاخطية الكبيرة للغاية، والتي تأتي من محاصرة السكان المزدوجة. باستخدام البنية النانوية الرنانة الرنانة المصممة خصيصًا والتي تعطي بيئة عامل بورسيل متباين الخواص، نوضح التحكم الفعال على نطاق النانو في عدم خطية كير. يمكن تحقيق عدم الخطية KERR التي يمكن التحكم فيها بواسطة أحدث التقنيات النانوية وقد يكون لها تطبيقات محتملة في الأجهزة غير الخطية الفوتونية على الرقاقة.Translated Description (French)
L'amélioration des effets optiques non linéaires à l'échelle nanométrique est importante dans le traitement optique de l'information sur puce. Nous proposons théoriquement le mécanisme de la grande amélioration de la non-linéarité de Kerr en utilisant des facteurs de Purcell anisotropes dans un système à quatre niveaux de type double-Λ, c'est-à-dire que si la bissectrice des deux moments dipolaires verticaux se trouve dans l'axe petit/grand facteur de Purcell dans l'espace, la non-linéarité de Kerr sera améliorée/diminuée en raison de la cohérence générée spontanément en conséquence. Par ailleurs, lorsque les deux moments dipolaires sont parallèles, l'augmentation de non-linéarité Kerr extrêmement importante apparaît, qui provient du double piégeage des populations. En utilisant la nanostructure plasmonique résonante conçue sur mesure qui donne un environnement de facteur Purcell anisotrope, nous démontrons le contrôle nanométrique efficace de la non-linéarité de Kerr. Une telle non-linéarité Kerr contrôlable peut être réalisée par la nanotechnique de pointe et elle peut avoir des applications potentielles dans des dispositifs photoniques non linéaires sur puce.Translated Description (Spanish)
La mejora de los efectos ópticos no lineales a nanoescala es importante en el procesamiento de información óptica en chip. En teoría, proponemos el mecanismo de la gran mejora de la no linealidad de Kerr mediante el uso de factores de Purcell anisotrópicos en un sistema de cuatro niveles de tipo doble-Λ, es decir, si la bisectriz de los dos momentos dipolares verticales se encuentra en el eje del factor de Purcell pequeño/grande en el espacio, la no linealidad de Kerr se mejorará/disminuirá debido a la coherencia generada espontáneamente en consecuencia. Además, cuando los dos momentos dipolares son paralelos, aparece el aumento extremadamente grande de la no linealidad de Kerr, que proviene del doble atrapamiento de la población. Usando la nanoestructura plasmónica resonante diseñada a medida que proporciona un entorno de factor de Purcell anisotrópico, demostramos el control efectivo a nanoescala de la no linealidad de Kerr. Dicha no linealidad de Kerr controlable puede ser realizada por la nanotecnia del estado de la técnica y puede tener aplicaciones potenciales en dispositivos fotónicos no lineales en chip.Files
srep18315.pdf.pdf
Files
(1.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:2ac4c3705b31e9a3a2ba8c53a7c4805f
|
1.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تعزيز النانو كير غير الخطي باستخدام التماسك المتولد تلقائيًا في التجويف النانوي البلازموني
- Translated title (French)
- Amélioration de la non-linéarité Kerr à l'échelle nanométrique en utilisant la cohérence générée spontanément dans la nanocavité plasmonique
- Translated title (Spanish)
- Mejora de la no linealidad de Kerr a nanoescala utilizando coherencia generada espontáneamente en la nanocavidad plasmónica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2400844725
- DOI
- 10.1038/srep18315
References
- https://openalex.org/W1945274030
- https://openalex.org/W1970435434
- https://openalex.org/W1974627198
- https://openalex.org/W1977170384
- https://openalex.org/W1978906881
- https://openalex.org/W1983718136
- https://openalex.org/W1986658893
- https://openalex.org/W1989220190
- https://openalex.org/W1989579096
- https://openalex.org/W1991254038
- https://openalex.org/W1999545266
- https://openalex.org/W2001348125
- https://openalex.org/W2001516795
- https://openalex.org/W2003992904
- https://openalex.org/W2003995109
- https://openalex.org/W2013031179
- https://openalex.org/W2019133050
- https://openalex.org/W2020299410
- https://openalex.org/W2020820450
- https://openalex.org/W2022064145
- https://openalex.org/W2023147957
- https://openalex.org/W2025786823
- https://openalex.org/W2031008734
- https://openalex.org/W2035720136
- https://openalex.org/W2036324861
- https://openalex.org/W2037111216
- https://openalex.org/W2038164948
- https://openalex.org/W2038265496
- https://openalex.org/W2040262577
- https://openalex.org/W2040319047
- https://openalex.org/W2043690134
- https://openalex.org/W2049224092
- https://openalex.org/W2051347114
- https://openalex.org/W2052108321
- https://openalex.org/W2058576267
- https://openalex.org/W2068780431
- https://openalex.org/W2082071869
- https://openalex.org/W2082597742
- https://openalex.org/W2083970375
- https://openalex.org/W2088111332
- https://openalex.org/W2089489826
- https://openalex.org/W2092294290
- https://openalex.org/W2093278350
- https://openalex.org/W2097174466
- https://openalex.org/W2120296725
- https://openalex.org/W2123343298
- https://openalex.org/W2159587145
- https://openalex.org/W2165377557
- https://openalex.org/W2320069767
- https://openalex.org/W2335495890
- https://openalex.org/W2601446310
- https://openalex.org/W4211085660