提高 THz 谐波产生效率的多层结构、栅极和超材料架构策略
光学
2024-05-28 v1 应用物理
摘要
石墨烯具有独特的性质，为未来的突破性应用铺路。其巨大的光学非线性特性以及在器件中的易集成性，使其成为实现全光开关和频率转换应用的理想材料。在太赫兹（THz）频段，已分别演示了多种方法来优化石墨烯中的非线性效应，以解决因原子薄层相互作用长度导致的关键限制。本文展示了结合多种策略以增强石墨烯基结构中 THz 非线性效应的样本架构。通过多层结构设计增加相互作用长度、通过电栅控制载流子密度、以及利用金属超材料衬底调制 THz 场的空间分布，我们实现了这一目标。本研究特别关注使用台式高场 THz 源进行三次谐波产生（THG）。我们测量到的 THG 增益因子超过三十，并提出能够实现两数量级提升的架构。这些发现突显了工程化石墨烯样本在推进 THz 频率转换技术方面的潜力，这对于信号处理和无线通信应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2405.17125,
title = {Strategies to enhance THz harmonic generation combining multilayered, gated, and metamaterial-based architectures},
author = {Ali Maleki and Moritz B. Heindl and Yongbao Xin and Robert W. Boyd and Georg Herink and Jean-Michel Ménard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.17125},
year = {2024}
}
备注
13 pages (4 Figures) + 5 pages Supplementary Information (4 Figures)