范德华波导中非线性光学的时空成像
材料科学
2025-01-16 v1 光学
摘要
范德华（vdW）半导体已成为高效非线性光学转换（包括谐波和纠缠光子产生）的有前景平台。尽管大量努力致力于将 vdW 材料集成到纳米级波导中以实现小型化，但在这些平台上实现高效的相位匹配转换仍然具有挑战性。为了应对这一挑战，我们开发了一种远场超快成像方法，以极高的时空分辨率追踪基波和谐波在 vdW 波导内的传播。我们的方法通过确定波导中的相位匹配角、模式分布和损耗，而无需预先了解材料特性，从而能够系统地优化非线性转换。我们专注于光在菱方堆叠 MoS2 平板波导中的传播，这是一种具有巨大非线性极化率的新兴 vdW 半导体。我们的结果表明，这些波导支持双折射相位匹配，展示了该材料在高效片上非线性光学方面的潜力。这项工作确立了波导中光传播的时空成像作为一种深刻且通用的方法，用于识别高效非线性纳米光子学的新材料和新架构。
引用
@article{arxiv.2412.07640,
title = {Spatiotemporal imaging of nonlinear optics in van der Waals waveguides},
author = {Ding Xu and Zhi Hao Peng and Chiara Trovatello and Shan-Wen Cheng and Xinyi Xu and Aaron Sternbach and Dmitri N. Basov and P. James Schuck and Milan Delor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.07640},
year = {2025}
}