增强超薄范德华材料中的经典与量子非线性过程
量子物理
2025-04-01 v1 光学
摘要
理解并控制非线性过程对于工程化光-物质相互作用和产生非经典光至关重要。超薄非线性材料面临的一个重大挑战是，由于光-物质相互作用长度减小以及在许多情况下的中心对称晶体结构，其非线性转换效率显著降低。在此，我们缓解了这些限制，并报告了超薄范德华材料中经典与量子非线性过程的巨大增强。具体而言，利用金属-非线性材料异质结构，我们将 h-BN 纳米片中的经典二次谐波产生增强了两个数量级。此外，我们设计了一种金属-SiO2-非线性材料异质结构，使 NbOCl2 纳米片中的量子自发参量下转换（SPDC）实现了两个数量级的显著增强。值得注意的是，我们证明了集成于所提结构中的 16 nm 厚 NbOCl2 纳米片中的 SPDC。这些发现简化了片上量子态工程，并加速了范德华材料在非线性光电子学中的应用。
引用
@article{arxiv.2503.23075,
title = {Boosting classical and quantum nonlinear processes in ultrathin van der Waals materials},
author = {Xiaodan Lyu and Leevi Kallioniemi and Hongbing Cai and Liheng An and Ruihuan Duan and Shuin Jian Wu and Qinghai Tan and Chusheng Zhang and Ruihua He and Yansong Miao and Zheng Liu and Alexander Ling and Jesus Zúñiga Perez and Weibo Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.23075},
year = {2025}
}