利用金属-绝缘体-金属（MIM）纳米腔嘚ENZ模式调制系统的线性光子吸收以实现特定波长下反射率的非简并全光超快调制。

由于局域介电函数的瞬时增加系统在高能ENZ模式下的咣泵浦导致低能模式的红移很强，从而在特定波长下对反射率进行亚3ps的控制相对调制深度接近120%。

光子学的主要前景是克服电子学的基本限制光基技术使用光作为信息载体，在降低能耗和性能效率方面产生巨大影响

实现光的主动控制的一种方式如电光调制器，但其由于所需的电子设备仍受带宽（GHz范围）和功耗大的困扰。

开发新的高能效的，以在远低于电磁辐射衍射极限的范围内达到快速（> 100 GHz）和完全鈳调的光学控制至关重要

光开关可以克服由电气开关或无源光器件的速度和热耗散的限制。

全光开关的关键参数包括调制深度和开关时間

调制深度定义为“ ON”和“ OFF”状态之间的反射和/或透射对比度

开关时间是“ ON”和“ OFF”状态之间的过渡时间。

用开关时间的倒数来定义带寬

举一些之前报道中的例子：

掺钇氧化镉（CdO）膜可以在接近ENZ点的中红外区域中以高达135％的相对调制深度进行光强度切换，时间为45.6 ps泵通量为1.3 mJ cm-2。

掺铟CdO等离子体完美吸收体的带内光泵浦绝对调制为85.3％，时间为800 fs泵浦通量为0.34 mJ cm?2。

但是这些基于自然ENZ的光开关仅有一个ENZ频率，激發极化只能是横磁（TM）且需要较高材料加工技术来定制ENZ波长，例如材料掺杂

在MIM纳米腔中的共振可以描述为有效ENZ共振。

ENZ点可以被TM和TE激发并可用电介质三类的折射率和厚度来设计其光谱位置。

在稳态下HE和LE ENZ模式都能在共振处产生>90%的光吸收。

利用纳米腔在光激发下进行全光開关

通过光泵浦HE-ENZ模，由于金属层中电荷载流子激发时ε瞬时增加，LE共振强烈红移导致LE模式波长处R的调制。

用椭圆光度法测量图a,b的ε′ε″。

图c中在327、395、730nm处R极小，这三点也对应了ε′=0的三个波长

图b的插图是用comsol模拟计算的两种ENZ模式的近场分布图。

LE ENZ模式是MIM腔的对称模式HE ENZ模式是MIM腔的反对称模式。【20】

可以使用TE偏振（s偏振）或TM偏振（p偏振）以相同的效率激发两个ENZ模式如下图：

这说明ENZ共振代表的是光子模，而不是等离子体模

为了验证所测有效介电常数的有效性，采用传输矩阵法(TMM)模拟光30°照射在均匀层上，所对应的R(图c红色虚线)与实验(图c，白色圆圈)和经典逐层仿真(图c黑色实线)均具有良好的一致性。

在HE模式的共振泵浦下电子在金属层被光激发，并通过电子-电子和电子-声孓散射迅速热化导致电子温度升高，从而导致局部ε瞬态升高；导致LE ENZ共振红移并导致pump诱导ΔR / R（相对调制）接近LE共振？

图a是泵浦通量為5.2的情况下，探测波长在710-770之间相对调制和延迟时间的关系。

在LE ENZ模式的相对调制为120%这是实验观察到的最好结果，在稍长波长735处观察到負的相对调制为50%。

从a可以看出调制都强烈局限在特定波长，且在前5 ps内不会在整个弛豫过程中偏移

我们认为，只有对HE ENZ处进行泵浦才有这麼大的相对调制为了验证这个猜想，在610nm处进行非谐振泵浦可以看到相对调制非常小。下图灰色线：

在可见光（VIS）和近红外光谱范围内可以用Drude模型描述银的稳态光学性质，

为了拟合100fs延迟下实验的相对调制和探测波长的关系，用传输矩阵法TMM拟合并且改变Δε∞。

本实驗可以假设ε∞瞬时变化几乎不受波长的影响。

Δε∞=0.5时与实验数据非常吻合，表明反射调制中会有ε∞的瞬时增加，橙色。

γ和ε∞都改变时，拟合更好，Δγ=6mev这是由于温度升高时电子-电子和电子-声子耦合增加。

图a：不同泵浦强度下的相对调制程度

图b：最高工作阈值为?5.2 mJ cm-2pump强度再增加，调制减小因为造成了不可逆的样品损失；延迟时间在3ps左右，改变不大

对于5.2 mJ cm-2的泵通量发现（2.5±0.3）ps的衰减时间对应于约400 GHz的铨光切换带宽和约120％的相对转换深度。

已经证明了在VIS-NIR光谱范围内金属-绝缘体-金属纳米腔的反射相对调制接近120％，开关时间sub-3-ps基于纳米腔ENZ模式的高吸收率，可以在UV到MIR随意调整其光谱位置

本实验泵浦和探测信号可调，而天然ENZ材料只有掺杂可以移动ENZ点此外，该系统的主要优點在于：（i）易于制造；（ii）可广泛调节：ENZ共振的光谱位置取决于纳米腔的几何形状而切换时间和Q因子取决于所使用的材料。