Nano Lett. | 光栅驱动的片上α-MoO₃声子极化激元非对称操控

背景:在深亚波长尺度下实现光传播行为的精确调控是纳米光子学的核心目标。声子极化激元作为光与物质耦合的杂化准粒子，能突破衍射极限，二维材料α-MoO₃承载的双曲型极化激元在超分辨成像等领域潜力巨大。然而，现有调控方法多依赖单一机制，难以满足复杂片上器件对极化激元灵活操控的需求。研究目的:本研究旨在通过结合扭转诱导的色散工程与光栅衍射效应，实现对α-MoO₃中声子极化激元（PhPs）的可调偏折与非对称传输。具体目标包括设计并验证一种光栅驱动的片上结构，使PhPs传输状态可在双向、单向和禁止模式间切换，并进一步构建非对称极化激元透镜以实现单向聚焦功能。结论:通过构建扭转α-MoO₃双层/单层横向界面并引入闪耀光栅，成功实现了PhPs的可控偏折，其偏转角可通过扭转角调节。进一步设计双光栅界面结构，利用波矢匹配条件，实现了PhPs传输状态在双向、单向和禁止之间的灵活切换，并通过s-SNOM实验验证。基于镜像对称光栅设计的非对称透镜，实现了对正向入射PhPs的聚焦。该工作为片上纳米光子器件如光学隔离器和非互易路由器的设计提供了有效方案。