氮化硅微谐振器上MoS₂瞬态动力学的超灵敏偏振分辨探测
光学
2025-12-18 v1
摘要
我们提出了一种超灵敏技术，用于探测集成在氮化硅(Si₃N₄)环形微谐振器上的原子级薄二硫化钼(MoS₂)层的瞬态光学变化。MoS₂被飞秒激光照射，同时可调谐的近红外(NIR)连续波激光探测微谐振器共振。NIR光偏振可调整为横电(TE, 平行于二维材料)或横磁(TM, 垂直)，这种配置在传统的正入射泵浦-探测技术中无法实现。通过在快速示波器上捕获透射信号，我们以前所未有的灵敏度探测到瞬态光学偏移，观察到从皮秒到微秒时间尺度上的现象。我们的结果揭示了共振中快速的载流子诱导非线性光学偏移和较慢的热光瞬态。同时测量这些快速和慢速动力学的能力，为二维材料与微谐振器集成时的复杂光电行为提供了新见解。该方法显著超越了传统泵浦-探测方法，能够探测极小的瞬态信号，并为探索原子级薄材料的光学性质开辟了新途径。我们的发现强调了这种方法在研究偏振依赖非线性效应方面的潜力，在光子学、传感和光电子学领域有广泛应用。
引用
@article{arxiv.2512.14928,
title = {Ultrasensitive Polarization-Resolved Probing of Transient Dynamics in MoS$_2$ on Silicon Nitride Microresonators},
author = {Ramesh Kudalippalliyalil and Gyan Prakash and Christopher Munley and Karen E. Grutter and Thomas E. Murphy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14928},
year = {2025}
}