論文の概要: Optically tunable linear and nonlinear enhancement of index of refraction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.17703v2
• Date: Tue, 24 Jun 2025 17:08:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-25 13:29:37.718019
• Title: Optically tunable linear and nonlinear enhancement of index of refraction
• Title（参考訳）: 屈折率の光学的に調整可能な線形および非線形増強
• Authors: Elif Ozturk, Hira Asif, Mehmet Gunay, Mehmet Emre Tasgin, Ramazan Sahin,
• Abstract要約: 屈折率調整による材料の光学特性の制御は、現在の最先端技術に革命をもたらし、高損失媒体における光伝搬を制御できる。 量子力学的アプローチを用いて線形および非線形状態における屈折率(EIR)のテクステンスメントのプラズモニックアナログの能動的光学的チューニングを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3592914313389253
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Control of optical properties of materials by tuning their refractive index can revolutionize the current state-of-the-art technology to manipulate light propagation in the high loss media. Here we demonstrate active optical tuning of the plasmonic analog of \textit{enhancement of index of refraction} (EIR) in both linear and nonlinear regimes using a quantum mechanical approach. By employing a pump-probe scheme, we investigate the tuning of refractive index of the probe field by varying amplitude and phase of the pump source. In contrast to classical approach used in \cite{Panahpour2019}, we formulate both first- and second-order quantization to analyze nonlinear enhancement in the refractive index by modulating the response function of probe field. This approach enables indirect tuning of nonlinear modes and coherent control of the probe pulse under the coupling of linear plasmonic modes supported by two L-shaped nano-ellipsoids. Varying the pump amplitude not only shows a significant enhancement in the EIR in both regimes but also effectively suppresses optical losses with zero dispersion at the system's resonance frequency. Additionally, tuning pump phase induces a spectral shift in the frequency of the probe field which open new ways for active tuning of epsilon-near-zero (ENZ) materials. Our approach offers all-optical tuning of nonlinear refractive index which is essential for quantum technological applications. It also provides coherent control of optical properties of plasmonic nanostructures with applications in loss-compensated propagation and zero-index to high-refractive-index plasmonic metamaterials, as well as photonic switches.
• Abstract（参考訳）: 屈折率調整による材料の光学特性の制御は、現在の最先端技術に革命をもたらし、高損失媒体における光伝搬を制御できる。 ここでは, 量子力学的手法を用いて, 線形および非線形条件下でのリフレクション指数(EIR)のプラズモニックアナログの光学的チューニングを実演する。 ポンププローブ方式を用いて, ポンプ源の振幅と位相の変化によるプローブ場の屈折率の調整について検討した。 Panahpour2019} の古典的アプローチとは対照的に、第1次および第2次量子化を定式化し、プローブ場の応答関数を変調して屈折率の非線形拡張を解析する。 このアプローチは、2つのL字型ナノエリプシドが支持する線形プラズモンモードの結合下で、非線形モードの間接チューニングとプローブパルスのコヒーレント制御を可能にする。 ポンプ振幅を可変させることは、両方の状態におけるEIRの顕著な増強を示すだけでなく、系の共鳴周波数におけるゼロ分散による光学損失を効果的に抑制する。 さらに、チューニングポンプ位相はプローブ場の周波数のスペクトルシフトを誘導し、エプシロン・ニアゼロ(ENZ)材料のアクティブチューニングのための新しい方法が開かれる。 この手法は、量子技術応用に不可欠な非線形屈折率の全光学的チューニングを提供する。 また、プラズモンナノ構造の光学特性をコヒーレントに制御し、損失補償伝搬とゼロインデックスを高屈折率のプラズモンメタマテリアルやフォトニックスイッチに応用する。

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