钻石光子学中 $\chi^{(2)}$ 的光开关

钻石的独特物理性质使其成为广泛非线性和量子光子技术的多功能材料。然而，要释放钻石作为具有非零二阶磁化率 $\chi^{(2)}\neq0$ 的非线性光子材料的全部潜力，需要对称性破缺。在本工作中，我们使用纳米级腔体在钻石中演示了二次谐波产生（SHG），并首次展示了钻石有效 $\chi^{(2)}$ 的大小强烈依赖于钻石晶体中缺陷的电子构型，如氮空位中心。$\chi^{(2)}$ 的变化源于从负电荷态到中性电荷态的光致电离，表现为绿光照射下 SHG 的猝灭。切换绿光照射可实现器件 $\chi^{(2)}$ 的光开关。通过缺陷工程对 $\chi^{(2)}$ 的光学控制为钻石中的二阶非线性过程打开了大门。