石墨烯纳米片中量子等离激元增强的非线性波混频

采用一种远邻量子力学方法研究石墨烯纳米片 (GNFs) 中的非线性光学波混频，包括和频与差频产生以及四波混频。我们的分析表明，分子尺度的 GNFs 在可见光区域支持量子等离激元，并实现了非线性光学波混频的显著增强。具体而言，当输入或输出频率中有一个（或多个）与量子等离激元共振重合时，GNFs 的二阶和三阶波混频极化率被急剧增强。此外，通过在六边形 GNFs 中嵌入腔体，我们表明可以打破结构反演对称性并启用原本被禁止的二阶波混频，且发现其也被量子等离激元共振增强。本研究揭示了分子尺寸的石墨烯可在量子 regime 下用于纳米尺度非线性光学器件与超高灵敏度分子传感器。