Nonlinear Self-Confined Plasmonic Beams: Experimental Proof
- Others:
- Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST) ; Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC) ; Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
- Institut FRESNEL (FRESNEL) ; Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- ATHENA (ATHENA) ; Institut FRESNEL (FRESNEL) ; Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR) ; Université de Rennes 1 (UR1) ; Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR) ; Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1) ; Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- University of Pardubice
- The authors acknowledge the financial support of the Région Franche-Comté, of Aix-Marseille University, and of the Czech Science Foundation (GACR Project 19-24516S).
Description
Controlling low power light beam self-confinement with ultrafast response time opens up opportunities for the development of signal processing in microdevices. The combination of a highly nonlinear medium with the tight confinement of plasmonic waves offers a viable but challenging configuration to reach this goal. In the present work, a beam propagating in a plasmonic structure that undergoes a strongly enhanced self-focusing effect is reported for the first time. The structure consists of a chalcogenide-based four-layer planar geometry engineered to limit plasmon propagation losses while exhibiting efficient Kerr self-focusing at moderate power. As expected from theory, only TM-polarized waves exhibit such a behavior. Different experimental arrangements are tested at telecom wavelengths and compared with simulations obtained from a dedicated model. The observed efficient beam reshaping takes place over a distance as low as 100 μm, which unlocks new perspectives for the development of integrated photonic devices.
Abstract
International audience
Additional details
- URL
- https://hal-univ-rennes1.archives-ouvertes.fr/hal-02961176
- URN
- urn:oai:HAL:hal-02961176v1
- Origin repository
- UNICA