Métasurfaces plasmoniques gap-surface optiques pour l'excitation plasmonique de surface contrôlée par le spin et l'orientation anormale du faisceau

Les métasurfaces multifonctionnelles présentant des fonctionnalités diversifiées offrent des possibilités sans précédent pour le développement de dispositifs et systèmes micro/nanophotoniques ultracompacts et polyvalents. Jusqu'à récemment, la plupart des métasurfaces multifonctionnelles étaient conçues pour une incidence lumineuse avec des polarizations linéaires orthogonales, étant incapables de fonctionner avec de la lumière polarisée circulairement orthogonale (CP), ce qui est d'une importance vitale en photonique de spin, en spectroscopie/imagerie chiroptique et en détection optique. Ici, nous considérons la conception de métasurfaces gradient GSP (gap-surface plasmon) multifonctionnelles efficaces découplées du spin et démontrons expérimentalement l'excitation simultanée unidirectionnelle contrôlée par le spin des plasmon polaritons de surface (SPP) et l'orientation anormale du faisceau dans le régime optique sous incidence de lumière CP droite et gauche, respectivement. La métasurface GSP gradient découplée du spin, composée de plaques à demi-onde à l'échelle nanométrique basées sur GSP, combine à la fois les phases de propagation et géométriques pour produire deux gradients de phase linéaires dépendant du spin permettant l'excitation des SPP et une réflexion anormale. La métasurface fabriquée comme preuve de concept montre un fonctionnement large bande (850–950 nm) avec une excitation SPP unidirectionnelle efficace (>22%) et une orientation anormale de faisceau à haute efficacité (48% en moyenne) pour la lumière incidente CP droite et gauche, respectivement. Notre démonstration de l'excitation SPP unidirectionnelle contrôlée par le spin rendue possible par la métasurface, ainsi que l'orientation du faisceau en libre propagation, ouvre de nouvelles possibilités pour la photonique de spin et la plasmonique avec des applications potentielles allant du diagnostic biomédical, de la spectroscopie chiroptique et de l'imagerie à la détection optique.