石墨烯可饱和吸收理论
介观与纳米尺度物理
2017-03-15 v1 光学
摘要
可饱和吸收是一种非微扰非线性光学现象，在超快光脉冲产生中起着关键作用。在此我们表明，该效应在石墨烯中以空前低的光强出现，从而为非线性物理新进展和光学技术应用开辟途径。具体而言，我们通过发展一种非微扰单粒子方法，理论研究了扩展石墨烯中的可饱和吸收，该方法使用无质量Dirac费米子的二维Dirac方程描述这种原子级薄材料中的传导电子动力学，并将其改写为广义Bloch方程形式。通过非微扰求解电子动力学，我们考虑了带间和带内对强度依赖的饱和电导率的贡献，并得出结论：无论材料本征掺杂状态如何，前者均占主导。结果与包含高阶能带效应的原子级量子力学模拟高度吻合。此外，我们发现石墨烯中可饱和吸收的调制深度可通过外部施加的栅压进行电学调控。我们的结果对基于石墨烯的光电器件发展以及锁模和随机激光中的应用具有意义。
引用
@article{arxiv.1605.06499,
title = {Theory of graphene saturable absorption},
author = {A. Marini and J. D. Cox and F. J. Garcia de Abajo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.06499},
year = {2017}
}