基于反馈波前整形的单层WS2二次谐波产生增强
光学
2025-02-19 v1
摘要
二维过渡金属硫族化合物(TMDs)因其较大的二阶非线性极化率、原子级薄的结构和宽松的相位匹配条件,在二次谐波(SH)产生方面引起了极大的兴趣。由于TMDs在光子操控、量子发射与传感以及纳米光子电路中的广泛应用,它们也是实现非线性光学器件小型化的有前景的候选材料。然而,它们强烈的SH响应受到纳米尺度光-物质相互作用和材料杂质的影响。尽管在工程化TMDs以增强其非线性响应方面已有大量工作,但全光学方法仍处于探索阶段。在这项工作中,我们据我们所知首次将基于反馈的波前整形(WFS)技术的实验演示应用于原子级薄介质中,以揭示并增强单层WS2的微弱SH产生。入射波前的相位调谐产生了高强度基频光的局域区域,在目标区域将SH产生的强度提高了至多一个数量级。我们通过仅相位调制将单层WS2的局域转换效率提高了至多41倍。此外,通过引入横向相位结构的偏移,我们在多晶单层的相消干涉晶界处产生了可观测的SH信号。该方法实现了TMDs非线性响应的全光学调谐,为纳米级光子系统中动态信号路由和按需增强开辟了可能性。
引用
@article{arxiv.2502.13057,
title = {Enhancement of Second Harmonic Generation in Monolayer WS2 by Feedback-Based Wavefront Shaping},
author = {Russell Berger and Alex Mavian and Edgar Dimitrov and Na Zhang and Nazifa Rumman and Pascal Bassene and Humberto Terrones and Esther A. Wertz and Mauricio Terrones and Edwin Fohtung and Moussa N'Gom},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.13057},
year = {2025}
}
备注
19 Pages, 6 Figures