基于原子薄层铋硒钒 (Bi2Te3) 的全光学隔离器
光学
2025-08-06 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
本研究表明，二维 Bi2Te3 具有强烈的光-物质相互作用，使其能够实现宽带 Kerr 非线性光学响应。这一特性对于被动光子隔离器中的非局域光传播具有优势。通过空间自相位调制（SSPM）光谱学，我们在激发波长为 650 nm、532 nm 和 405 nm 时观察到远场中自引导衍射图样，以计算合成二维 Bi2Te3 的非线性折射率（n2）和三阶非线性光学介电常数（chi^(3)）。结果表明，二维 Bi2Te3 的非线性折射率显著高于石墨烯。激光诱导空穴相干效应负责三阶非线性光学介电常数的大幅度。还采用表面工程技术来增强光子系统的响应速度。为进一步洞察观察到的非线性行为，还进行了互补的初步仿真。凭借二维 Bi2Te3 强大的 Kerr 非线性，演示了一个打破时间反演对称性并实现单向光传播的非线性光子隔离器。该工作将 Bi2Te3 确立为非线性光子学中的新型二维材料，拓展了其在探测器、调制器和光学开关等应用中的潜力。
引用
@article{arxiv.2508.03319,
title = {All Photonic Isolator using Atomically Thin (2D) Bismuth Telluride (Bi2Te3)},
author = {Saswata Goswami and Bruno Ipaves and Juan Gomez Quispe and Caique Campos de Oliveira and Surbhi Slathia and Abhijith M. B and Varinder Pal and Christiano J. S. de Matos and Samit K. Ray and Douglas S. Galvao and Pedro A. S. Autreto and Chandra Sekhar Tiwary},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.03319},
year = {2025}
}