Abstrakt
Wir untersuchen die Verstärkung der Drittharmonischenerzeugung in Indiumzinnoxid-Nanoschichten, die an Tamm-Plasmon-Polaritonen (TPPs) gekoppelt sind. Die TPPs werden an der Grenzfläche zwischen einem dünnen Goldspiegel und einem verteilten Bragg-Reflektor aus Siliziumdioxid/Siliziumnitrid (SiO₂/Si₃N₄) angeregt. In die oberste dielektrische Schicht unter dem Metallspiegel ist eine 30 nm dicke Indiumzinnoxid-Nanoschicht (ITO) eingebettet. Diese ITO-Nanoschicht zeigt im nahen Infrarotbereich ein Verhalten nahe Null (ENZ). Durch die Anpassung des Einfallswinkels und der Resonanzbedingungen der TPPs erreichen wir eine Subwellenlängen-Einschränkung des elektromagnetischen Feldes. Dies führt zu einer achtfachen Verstärkung der nichtlinearen optischen Antwort der Struktur im Vergleich zur isolierten ITO-Nanoschicht unter optimalen ENZ-Bedingungen. Wir untersuchen weiterhin die Abhängigkeit des THG-Signals vom Einfallswinkel und der Probenorientierung und bestätigen, dass die Verstärkung durch die Anregung des TPP-Modus mit einem charakteristischen asymmetrischen Verhalten bedingt ist. Numerische Simulationen lokaler Feldfaktoren auf Basis der Transfermatrixmethode (TMM) bestätigen unsere Ergebnisse vollständig. Unsere Studie zeigt, dass die TPP-ENZ-Plattform einen vielseitigen und hocheffizienten Ansatz zur Verbesserung nichtlinearer optischer Prozesse bietet und potenzielle Anwendungen in der Frequenzumwandlung, der optischen Signalverarbeitung und der Entwicklung effizienterer nichtlinearer photonischer Bauelemente ermöglicht.
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