Une antenne-disque optique sur la surface du cristal fournit une source d’excitation polarisée dans le plan pour briser la symétrie des polaritons hyperboliques. Crédit : Université chinoise des géosciences / Lu Liu
Exploiter des polaritons extrêmement confinés et fortement directionnels au à l’échelle nanométrique est crucial pour la création de dispositifs, circuits et puces nanophotoniques intégrés. De nombreuses recherches ont été menées sur les cristaux à haute symétrie, notamment sur les polaritons hyperboliques (HP). Néanmoins, la propagation HP dans le plan des cristaux optiques à haute symétrie affiche généralement quatre faisceaux symétriques en miroir, entraînant une diminution de la directivité et de l’efficacité du transport d’énergie.
Dans un nouvel article publié dans eLight, une équipe de scientifiques dirigée par les professeurs Xinliang Zhang et Peining Li de l’Université des sciences et technologies de Huazhong et le professeur Zhigao Dai de l’Université des géosciences de Chine a développé une nouvelle technique d’excitation et de propagation anisotrope dans le plan. HP en contrôlant la source d’excitation en champ proche. Leurs recherches pourraient élargir les possibilités de manipulation des polaritons asymétriques, où elles pourraient être appliquées à des dispositifs polaritoniques reconfigurables.
Récemment, des polaritons de cisaillement hyperboliques, également connus sous le nom de polaritons à symétrie miroir brisée, ont été découverts dans des cristaux monocliniques de faible symétrie, qui présentent une propagation directionnelle améliorée malgré des pertes importantes. Les asymétries non triviales de ces polaritons de cisaillement proviennent du tenseur de permittivité intrinsèque non hermitien des cristaux à faible symétrie, qui ne sont donc pas disponibles dans les cristaux à haute symétrie.
L’équipe de recherche a étudié l’impact des sources dans le plan à polarisation linéaire sur la génération de HP à symétrie brisée avec une propagation directionnelle améliorée dans des systèmes à haute symétrie et à faibles pertes. L’équipe a démontré théoriquement et expérimentalement que le contrôle de la source d’excitation en champ proche peut configurer l’excitation et la propagation des HP dans le plan. Cela conduit à la rupture de la symétrie du miroir dans les HP sans nécessiter une faible symétrie cristalline.
L’approche configurée par la source de l’équipe permet d’ajuster la propagation asymétrique du polariton sur une large gamme de fréquences, établissant ainsi un nouveau degré de liberté pour le contrôle dynamique et robuste du guidage et de la propagation de la lumière à l’échelle nanométrique. Leurs résultats élargissent les possibilités de manipulation des polaritons et peuvent être appliqués à des dispositifs polaritoniques reconfigurables pour des circuits nanophotoniques dépendants de la polarisation ou une isolation optique.
