基于 van der Waals 亚材料表面的手性非线性极化子
光学
2026-04-09 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
在强耦合 regime 中，光与物质的相互作用达到混合态，光子成分与材料成分不可分割地相互链接。利用调制的光态破坏此类系统的对称性，可促进开发新型非平衡量子材料。手性光学腔为此提供了可行方案，使其能够实现时序或空间对称性破坏，而这两种对称性破坏在传统镜头腔中难以实现。对于空间对称性破坏，腔体必须区分圆偏振光的手性，这一功能唯一由手性超材料提供。本文提出并实验演示了一种破坏垂直对称性的过渡金属硫化物 (TMDC) 亚材料表面，使其能够选择性地形成具有特定手性的自混合极化子。该亚材料表面在入射角度达到 20{\deg} 时保持最大手性，显著优于已知的所有设计，使入射角度从约束转化为微米级精度调谐腔共振波长的新自由度。此外，我们在非线性实验中研究手性强耦合 regime，揭示了极化子驱动的手性三谐波产生机制。我们的结果表明，van der Waals (vdW) 亚材料表面作为实现手性极化子平台的新型且强大的平台，具有广泛的光子学研究意义，如非回忆光子器件和 valleytronics。
引用
@article{arxiv.2410.18760,
title = {Chiral Nonlinear Polaritonics with van der Waals Metasurfaces},
author = {Connor Heimig and Alexander A. Antonov and Dmytro Gryb and Thomas Possmayer and Thomas Weber and Michael Hirler and Jonas Biechteler and Luca Sortino and Leonardo de S. Menezes and Stefan A. Maier and Maxim V. Gorkunov and Yuri Kivshar and Andreas Tittl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.18760},
year = {2026}
}
备注
41 pages, 4 figures, and 13 supporting figures