铝氮氧化物二维材料波导中的巨型光学自旋轨道相互作用
材料科学
2026-05-14 v1 光学
摘要
光学自旋轨道相互作用（SOI）将光子自旋与动量关联，为芯片内的偏振控制和光束定向提供了途径。然而，实现亚微米尺度的足够光学SOI和非线性效应——这一前提是密集光子集成的必需条件——仍是一个待解决的挑战。本文表明，高度双折射的钯氮氧化物（NbOCl2）二维波导为解决这一限制提供了理想的、芯片兼容的平台。我们聚焦于具有纪录水平光学非线性和介电各向异性的铝氮氧化物半导体。通过亚秒光学显微镜成像，我们在NbOCl2板状波导中实现了超过全内部反射 Barriers 的光传播和谐波转换。我们报告了通过光学自旋霍尔效应实现的巨型光学自旋分裂，这在亚微米尺度上促进了光学自旋电流的空间分离，与微观光-物质相互作用模型的结果在定量上一致。我们进一步利用光学自旋动量锁定实现了偏振控制的波导定向。我们将这些观察推广到各种二维材料波导，并经验上确认了介电各向异性与几何自旋分裂之间的比例关系。我们的结果确立了高度各向异性二维材料波导作为密集光子自旋电子技术理想平台的地位。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.13707,
title = {Giant optical spin-orbit interactions in ferroelectric van der Waals waveguides},
author = {Ding Xu and Saeed Rahmanian Koshkaki and Vicente Galicia and Chun-Ying Huang and Victoria Quirós-Cordero and Jakhangirkhodja A. Tulyagankhodjaev and André Koch Liston and Daniel G. Chica and Emma Lian and Amirhosein Amini and Yongseok Hong and Taketo Handa and P. James Schuck and Xiaoyang Zhu and Xavier Roy and Arkajit Mandal and Milan Delor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.13707},
year = {2026}
}