热载流子在拓扑腔体中增强 THz 频段三谐波生成
光学
2025-09-07 v1
摘要
石墨烯因其高三阶susceptibility和可调光学特性，成为非线性 THz 应用的有前景材料。其强大的非线性响应由自由载流子热力学驱动，便于通过共振型腔面和等离子体结构实现高效的三谐波生成（THG）。本研究构建一种集成石墨烯纤带于拓扑光子晶体界面，以提升低频 THz 频段的 THG 的平台。为准确捕捉非线性光学响应的温度依赖性，我们进行耦合仿真，模型中包含 THz 光激发下的石墨烯光学与热力学响应，并在多物理计算框架中纳入光激发导致的热载流子效应。该方法揭示了载流子加热对 THG 的影响，为非线性 THz 过程提供了更准确的描述，并揭示了三阶导电率调制的先前所未见机制。我们表明，提升的载流子温度可在适中输入强度下实现高转换效率，该设计可在反射和传输模式下运行，适用于 THz 频段的高级超快光电子器件。
引用
@article{arxiv.2507.11205,
title = {Enhanced THz third-harmonic generation in graphene via hot-carriers in a topological cavity},
author = {Spyros Doukas and Ioannis Katsantonis and Thomas Koschny and Elefterios Lidorikis and Anna C. Tasolamprou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11205},
year = {2025}
}