具有各向异性增益-损耗超表面的双曲等离激元

双曲线等离激元以其令人兴奋的光学特性吸引了人们研究的注意力。双曲线型超表面（MSs）支持高度局域化的表面等离激元极化子（SPPs），使表面附近的光-物质相互作用急剧增加。此外，双曲线超构表面允许对SPPs进行从沿表面的特定方向引导它们到无色散传播（渠化）和负折射。双曲线MS的通常实现是通过构造一个在一个方向上充当电介质（具有电容性阻抗）并在正交的方向上充当金属（具有电感性阻抗）的表面，等离激元沿特定方向以非常窄的光束传播。目前使用这种策略已经在理论上和实验上详细研究了基于细长金颗粒的双MS。科学家已深入研究了将增益引入三维（3D）双曲超材料的想法来克服光学中的损耗。

       近日，来自俄罗斯Chelyabinsk State University的Dmitry A.Kuzmin研究小组提出了一种通过各向异性的增益-损耗的协同来实现双曲等离激元超表面的新概念，并预测了表面等离子体激元的高度定向传播和实现放大的能力。这种超表面实验上可以通过嵌入增益矩阵中有损耗的金属平板的周期性阵列。此处提出的效果可能适用于从基于SPP的量子光学到先进的空间设计等众多等离激元应用。可以通过耦合模式理论来预测超出线性范围的各向异性增益-损耗MS的发射行为，该理论已被用于对具有较大周期性的分布式反馈激光器进行建模（在光波长的数量级上）。 这些有趣的结果能够启发并指导未来的实验研究，可以为从集成和高度定向的量子发光体到非线性光学变频器的众多应用铺平道路。相关研究发表在杂志《Optics Letters》上。（刘乐）

文章链接：https://doi.org/10.1364/OL.413511