利用石墨烯超表面增强三次谐波产生
光学
2017-08-24 v2
摘要
不同材料的非线性响应为光开关、低噪声放大和谐波频率产生提供了有用的机制。然而，非线性过程通常极其微弱，需要高输入功率才能被激发。为了缓解这一严重限制，我们提出了由图案化石墨烯微带组成的超薄非线性超表面新设计，以显著增强远红外和太赫兹（THz）频率下的三次谐波产生（THG）。在这些构型中，由于高度局域化的等离激元的激发，入射波被紧密限制并在石墨烯表面得到显著增强。由于在石墨烯微带下方引入金属基底，谐振响应的带宽变窄，这导致中间介质间隔层内的透射率为零并形成驻波。入射场的增强与石墨烯巨大的非线性电导率相结合，可使 THG 转换效率提高几个数量级。此外，通过电学或化学掺杂动态调节石墨烯的费米能，可以调整超表面的谐振频率。因此，无需更改非线性超表面的几何结构，即可对产生的三次谐波进行优化和调谐，使其在不同频率下发射。所提出的非线性超表面为实现远红外和太赫兹频段的紧凑高效非线性源提供了一种新途径，同时也为非线性太赫兹光谱和非侵入式太赫兹成像应用中预期有用的频率产生与波混频器件提供了新方案。
引用
@article{arxiv.1704.04506,
title = {Enhanced third harmonic generation with graphene metasurfaces},
author = {Boyuan Jin and Tianjing Guo and Christos Argyropoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1704.04506},
year = {2017}
}