基于二维范德华异质结构中非互易非线性吸收与界面电荷转移的全光二极管
光学
2025-06-02 v1
摘要
非互易性是光子与光电子器件（如用于超快光信号处理的全光二极管）的基础。然而，以往的非互易性主要基于线性光学响应，而非基于近期发展的二维（2D）范德华异质结构的非线性光学响应。本文通过基于现成范德华异质结构的模拟与实验，提出并设计了一种基于非互易非线性吸收与界面电荷转移的全光二极管原型。二维 MXene（NbC）的巨大可饱和吸收与二维硫族化物（GaS）的反可饱和吸收在所设计的全光二极管中发挥协同作用，该特性通过基于飞秒激光的 Z 扫描系统进行表征。通过模拟设计的这种基于二维范德华 NbC/GaS 异质结构的全光二极管，在同时考虑非互易非线性吸收与界面效应的情况下，其综合物理机制与实验结果一致。这种基于二维范德华异质结构的全光二极管具有简单性、可扩展性、稳定性、集成性以及与平面互补制造技术的兼容性，可进一步扩展并微型化非线性光子与光电器件。
引用
@article{arxiv.2505.24678,
title = {All-optical diode via nonreciprocal nonlinear absorption and interfacial charge transfer in two-dimensional van der Waals heterostructures},
author = {Erkang Li and Jinhong Liu and Yanqing Ge and Mingjian Shi and Yijie Wang and Chunhui Lu and Yixuan Zhou and Xinlong Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.24678},
year = {2025}
}