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Demonstration of a Plasmonic Nonlinear Pseudodiode

Résumé

We demonstrate a nonlinear plasmonic metasurface that exhibits strongly asymmetric second-harmonic generation: nonlinear scattering is efficient upon excitation in one direction, and it is substantially suppressed when the excitation direction is reversed, thus enabling a diode-like functionality. A significant (approximately 10 dB) extinction ratio of SHG upon opposite excitations is measured experimentally, and those findings are substantiated with full-wave simulations. This effect is achieved by employing a combination of two commonly used metals-aluminum and silver-producing a material composition asymmetry that results in a bianisotropic response of the system, as confirmed by performing homogenization analysis and extracting an effective susceptibility tensor. Finally, we discuss the implications of our results from the more fundamental perspectives of reciprocity and time-reversal asymmetry.

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Quasi-particule
Les quasi-particules, ou quasiparticules, sont des entités conçues comme des particules et facilitant la description des systèmes de particules, particulièrement en physique de la matière condensée. Parmi les plus connues, on distingue les trous d'électrons qui peuvent être vus comme un "manque d'électron", et les phonons, qui décrivent des "paquets de vibration". Les solides sont formés de trois types de particules : les électrons, les protons et les neutrons.
Diode
vignette|Différents types de diodes. La diode (du grec di deux, double ; odos voie, chemin) est un composant électronique. C'est un dipôle non linéaire et polarisé (ou non symétrique). Le sens de branchement d'une diode détermine le fonctionnement du circuit électronique dans lequel elle est placée. Sans précision ce mot désigne un dipôle qui ne laisse passer le courant électrique que dans un sens. Ce dipôle est appelé diode de redressement lorsqu'il est utilisé pour réaliser les redresseurs qui permettent de transformer le courant alternatif en courant continu.
Méthode expérimentale
Les méthodes expérimentales scientifiques consistent à tester la validité d'une hypothèse, en reproduisant un phénomène (souvent en laboratoire) et en faisant varier un paramètre. Le paramètre que l'on fait varier est impliqué dans l'hypothèse. Le résultat de l'expérience valide ou non l'hypothèse. La démarche expérimentale est appliquée dans les recherches dans des sciences telles que, par exemple, la biologie, la physique, la chimie, l'informatique, la psychologie, ou encore l'archéologie.
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