基于Berry曲率偶极的二维材料实现手性太赫兹放大与激光
光学
2026-03-09 v1
摘要
紧凑、由电驱动的连续太赫兹(THz)辐射源仍然是一个挑战，由于缺乏有效的增益介质和可扩展的器件平台。本文提出并理论研究了一种由Berry曲率偶极(BCD)在DC偏置低对称二维(2D)材料中实现的腔基THz增益机制。将偏置的2D层置于Fabry-Perot腔中中心位置，可增强光-物质相互作用，实现将直流电能直接转换为连续THz辐射。我们分析了增益和激光的条件，识别了支持自振荡连续发射的参数组合。本工作未引入特定器件实现，而是确立了BCD实现THz增益和激光的物理原理和运行条件，为未来实现提供了理论基础。BCD的手性特性使偏置可调的手性光学增益、选择性偏振特征放大以及可控的发射辐射手性性质成为可能。重要的是，仅需一种2D材料即可实现显著的放大和激光，显著简化了器件设计，同时通过腔长调谐实现THz波段的可扩展性。该平台适用于具有有限BCD的低对称2D材料，为通往紧凑、频率可调、偏振选择性THz源提供了通用途径。
引用
@article{arxiv.2603.05825,
title = {Chiral Terahertz Amplification and Lasing using Two-Dimensional Materials with Berry Curvature Dipole},
author = {Amin Hakimi and J. Sebastian Gomez-Diaz and Filippo Capolino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.05825},
year = {2026}
}