周期性图案化石墨烯与过渡金属硫族化合物单层中二次和三次谐波产生的理论与计算分析
光学
2016-07-22 v1
摘要
二维(2D)材料(如石墨烯和过渡金属硫族化合物(TMDC)单层)非凡的光学与电学特性,为新颖且改进的光电子纳米器件提供了巨大的技术潜力,其中许多器件依赖于这些二维材料中的非线性光学效应。本文介绍了一种高效数值方法,用于精确描述嵌入在包含规则三维(3D)光学材料(如衍射光栅和周期性超材料)的周期性光子结构中的纳米结构二维材料的线性和非线性光学效应。所提方法基于严格耦合波分析,并通过修正的电磁边界条件纳入二维材料的非线性光学响应。这使得该数值方法的数学框架可简化为非均匀散射矩阵形式,从而比以往方法更准确高效。给出了石墨烯与TMDC单层的线性和非线性光学特性概述,并对相应光谱的各种特征进行了数值探索与讨论。为展示该数值方法的通用性,我们利用它研究2D-3D异质材料的线性和非线性多共振光学响应,以实现增强且可调的二次和三次谐波产生。特别地,通过采用与图案化平板波导光耦合的结构化二维材料,我们研究了周期性图案化平板波导导模相关的几何共振与二维材料的等离子体或激子共振之间的相互作用。
引用
@article{arxiv.1605.01112,
title = {Theoretical and computational analysis of second- and third-harmonic generation in periodically patterned graphene and transition-metal dichalcogenide monolayers},
author = {Martin Weismann and Nicolae C. Panoiu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.01112},
year = {2016}
}
备注
28 pages, 21 figures