Abstracto
El fosfuro de galio (GaP) ofrece oportunidades únicas para la nanofotónica cuántica y no lineal debido a su amplio rango de transparencia óptica, alta susceptibilidad no lineal de segundo orden y la posibilidad de adaptar la respuesta no lineal mediante una elección adecuada de la orientación cristalina. Sin embargo, la disponibilidad de películas delgadas monocristalinas de GaP sobre sustratos de bajo índice, como se requiere típicamente para las metasuperficies dieléctricas no lineales, es limitada. Aquí diseñamos y realizamos experimentalmente metasuperficies monolíticas de GaP para la generación de segundo armónico (SHG) mejorada y adaptada. Fabricamos las metasuperficies a partir de obleas de GaP (110) masivas utilizando litografía de haz de electrones y un proceso de grabado por plasma acoplado inductivamente optimizado sin máscara dura. Las mediciones de SHG mostraron una alta eficiencia de conversión de NIR a visible que alcanza hasta 10 −5 , al mismo nivel que los valores típicos para diseños de metasuperficies basados en películas delgadas de semiconductores III-V. Además, mediante imágenes no lineales en el plano focal posterior, demostramos que una fracción significativa del segundo armónico se emitió en el orden de difracción cero a lo largo del eje óptico. Nuestros resultados demuestran que las metasuperficies monolíticas de GaP constituyen una alternativa sencilla y ampliamente accesible a los diseños de película delgada correspondientes para numerosas aplicaciones en nanofotónica no lineal.
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