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Mid-infrared active metasurface based on Si/VO2 hybrid meta-atoms

算法 材料科学 计算机科学
作者
Tongtong Kang,Boyu Fan,Jun Qin,Weihao Yang,Shuang Xia,Peng Zheng,Bo Liu,Sui Peng,Xiao Liang,Tingting Tang,Longjiang Deng,Yi Luo,Hanbin Wang,Qiang Zhou,Lei Bi
出处
期刊:Photonics Research [Optica Publishing Group]
卷期号:10 (2): 373-373 被引量:13
标识
DOI:10.1364/prj.445571
摘要

Active metasurfaces whose optical properties can be tuned by an external stimulus have attracted great research interest recently. Introduction of VO 2 phase change material in all-dielectric metasurfaces has been demonstrated to modulate the resonance wavelength and amplitude in the visible to near-infrared wavelength range. In this study, we report a mid-infrared active metasurface based on Si / VO 2 hybrid meta-atoms. By incorporating VO 2 thin films in different locations of Si / VO 2 all-dielectric nanodisks, we demonstrate different modulation amplitude of the electric or magnetic resonance scattering cross sections, leading to drastically different transmission spectrum upon VO 2 insulator to metal phase transition. The physical mechanism is originated from the field profiles of the resonance modes, which interact with VO 2 differently depending on its locations. Based on this mechanism, we experimentally demonstrated a large modulation of the transmittance from 82% to 28% at the 4.6 μm wavelength. Our work demonstrates a promising potential of VO 2 -based active all-dielectric metasurface for mid-infrared photonic applications such as infrared camouflage, chemical/biomedical sensing, optical neuromorphic computing, and multispectral imaging.
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