基于准暗磁偶极子共振实现 MoS$_2$/WSe$_2$ 基 metasurface 高效激光
光学
2025-10-14 v1
摘要
提出了一种新型将强共挥光学 metasurface 与 MoS/WSe 异质双层组合，用于实现由光-物质 (激子) 状态增强耦合所驱动的高效远场激光。该 metasurface 由周期性排列于亚衍射格子中的硅富氮化物构成，并覆盖 MoS/WSe，其提供约 处的光泵激发增益。通过利用以扰动垂直磁偶极子共振形式的准束缚态于连续体 (BIC) 实现光子发射。遵循基于全波仿真和多极展开分析引导的细致设计过程，实现了约 的超低激光阈值。此外，通过热传导仿真考察了激光结构的热稳定性；预测在泵浦功率密度达数 MW/cm（阈值的三个数量级）时可实现稳定运行。这些结果表明，MoS/WSe 基 metasurface 激光器可实现稳健运行，为高性能超薄发光面板铺路。对激光响应进行严格评估，通过高度高效的时间耦合模态理论框架进行，经时域 FEM 仿真验证，二者一致性良好。因此，引入一种高效且准确的用于设计和研究具有任意几何形状和表面或体积增益介质的 metasurface 激光器的方法，相较于繁琐的全波仿真具有显著优势。
引用
@article{arxiv.2510.11489,
title = {Efficient Lasing in MoS$_2$/WSe$_2$-Based Metasurfaces Enabled by Quasi-Dark Magnetic Dipole Resonance},
author = {Georgios Nousios and Thomas Christopoulos and Emmanouil E. Kriezis and Odysseas Tsilipakos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.11489},
year = {2025}
}