过渡金属硫族化物中由谷极化导致的全光非互易性
光学
2020-07-30 v1 材料科学
应用物理
摘要
非互易性及非互易光学器件通过强制光单向传播，在现代光子技术中起着至关重要的作用。当今大多数非互易器件由一类特殊的低损耗铁氧体构成，其在外部静磁场下表现出磁光响应。尽管打破了传输对称性，铁氧体由于在光学波长下非互易响应微弱，难以满足光子电路小型化的需求，且不易集成到片上光子系统中。这些挑战催生了依赖打破时间反演对称性的无磁方法，例如利用非线性效应在时间上调制光学系统。在此，我们展示了一种基于过渡金属硫族化物（TMDs）中非线性谷选择性响应的全光非互易方法。该方法克服了磁性材料的局限，且不需要外部磁场。我们提供了圆偏振光泵浦单层 WS2 中光致非互易性的实验证据。非互易性源于谷选择性激子-激子相互作用，产生由圆偏振泵浦场控制的非线性圆二色性。尽管存在显著的谷间散射，我们的实验结果在室温下仍显示出明显效应，表明其在无磁非互易平台的实际应用潜力。作为一个示例，我们提出了一种基于集成光偏置 TMD 单层的通流式氮化硅（SiN）环形谐振腔实现光隔离器的器件方案。
引用
@article{arxiv.2007.14934,
title = {All-optical nonreciprocity due to valley polarization in transition metal dichalcogenides},
author = {Yuma Kawaguchi and Sriram Guddala and Kai Chen and Andrea Alù and Vinod Menon and Alexander B. Khanikaev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.14934},
year = {2020}
}
备注
22 pages, 6 figures