Towards perfect metallic behavior in optical resonant nanostructures - ONERA - Office national d'études et de recherches aérospatiales Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Optics Express Année : 2021

Towards perfect metallic behavior in optical resonant nanostructures

Vers un comportement métallique parfait dans les nanostructures optiques résonnantes

Résumé

Looking for a perfect metallic behavior is a crucial research line for metamaterials scientists. This paper outlines a versatile strategy based on a contrast of dielectric index to control dissipative losses in metal within waveguides and resonant nanostructures. This permits us to tune the quality factor of the guided mode and of the resonance over a large range, up to eight orders of magnitude, and over a broad spectral band, from visible to millimeter waves. An interpretation involving a low-loss equivalent model for the metal is developed. The latter is based on a Drude model, in which the dissipative parameter can reach very low values, which amounts to a nearly perfect metallic behavior. Finally, this concept is applied to a practical design that permits us to finely control the localization of dissipation in an absorbing photonic structure.
La recherche d'un comportement métallique parfait est un axe de recherche crucial pour les scientifiques spécialisés dans les métamatériaux. Cet article présente une stratégie polyvalente basée sur un contraste d'indice diélectrique pour contrôler les pertes dissipatives dans le métal au sein des guides d'ondes et des nanostructures résonantes. Cela nous permet de régler le facteur de qualité du mode guidé et de la résonance sur une large gamme, jusqu'à huit ordres de grandeur, et sur une large bande spectrale, du visible aux ondes millimétriques. Une interprétation impliquant un modèle équivalent à faible perte pour le métal est développée. Ce dernier est basé sur un modèle de Drude, dans lequel le paramètre dissipatif peut atteindre des valeurs très faibles, ce qui revient à un comportement métallique presque parfait. Enfin, ce concept est appliqué à une conception pratique qui nous permet de contrôler finement la localisation de la dissipation dans une structure photonique absorbante.

Dates et versions

hal-03240714 , version 1 (28-05-2021)

Identifiants

Citer

Clément Verlhac, Mathilde Makhsiyan, Riad Haidar, Jérôme Primot, Patrick Bouchon. Towards perfect metallic behavior in optical resonant nanostructures. Optics Express, 2021, 29 (12), pp.18458-18468. ⟨10.1364/OE.430126⟩. ⟨hal-03240714⟩
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