Published 2020 | Version v1
Journal article

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

Created:
December 4, 2022
Modified:
November 29, 2023