半导体纳米线光栅在可见光与紫外波段的共振、宽带且高效光学频率转换
光学
2019-09-04 v1
摘要
采用流体动力学方法，我们研究了具有吸收区共振非线性的半导体纳米线光栅所产生的体效应与表面诱导二次和三次谐波产生。我们展示了共振、宽带且高效的光学频率转换：与传统认知相反，我们表明谐波产生可充分利用共振非线性，在非线性光学系数远超透明、长波长、非共振 regime 所能达到水平的谱段内获益。利用峰值功率密度约 500 MW/cm2 的飞秒脉冲，我们预测在硅纳米线阵列中，在几乎任意所需紫外或可见光波长（包括负介电常数范围）处，三次谐波转换效率约为 1%。我们还预测表面二次谐波转换效率约为 0.01%，具体取决于电子有效质量、由共振重塑导致的信号双稳行为，以及五阶非线性效应的起始。这些源于非线性共振色散、场局域化和锁相联合作用的显著发现，可大幅拓展硅光子学的可工作光谱带宽，并强烈提示：无论在何种光谱范围，线性吸收与趋肤深度都不应成为将半导体或金属排除于有用或实用非线性材料清单之外的动因。
引用
@article{arxiv.1905.04516,
title = {Resonant, broadband and highly efficient optical frequency conversion in semiconductor nanowire gratings at visible and UV wavelengths},
author = {M. Scalora and J. Trull and C. Cojocaru and M. A. Vincenti and L. Carletti and D. de Ceglia and N. Akozbek and C. De Angelis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.04516},
year = {2019}
}
备注
12 pages, 4 figures