研究動態
研究動態
您現在的位置: 首頁 > 研究動態 > 正文
超快光學研究團隊在《自然·光子學》發表合作論文
發布時間:2019-04-23

 

 2019年4月1日,《自然·光子学》(Nature Photonics)在线刊发了我院超快光学实验室的一项国际合作成果《Coherent steering of nonlinear chiral valley photons with a synthetic Au-WS2metasurface》。王凱教授、陸培祥教授和新加坡國立大學仇成偉教授爲共同通訊作者,我院16級博士生洪玄淼爲共同第一作者。


衆所周知,電子具有兩個內禀自由度,即電荷和自旋。基于這兩個自由度,人們發展了當今廣泛應用的電子技術和日漸成熟的自旋電子學。近年來,單層過渡金屬二硫化物(TMDC)等二維材料因其具有特殊反演對稱性,形成了一個額外的自由度:能谷赝自旋(K和K'),引起學界的廣泛研究。谷自由度作爲信息載體可實現各種新型的功能器件。與傳統電子元件相比較,新型谷電子器件具有信息不易丟失、處理速度快、能耗低、集成度高和傳輸距離遠等優點。但是,能谷激發態的壽命在室溫下十分短暫,且單層二維材料厚度僅爲原子層量級,這會導致其與外部激發場的相幹作用十分微弱,嚴重限制了谷自由度的高效激發和調控。因此,如何提高二維材料中非線性過程的效率和谷系數,是谷電子學中亟待解決的問題。


超快光学研究团队原创性的提出了一种新型非线性光学界面,由贵金属纳米孔阵列和单层二维材料组成,很好地解决了纳米尺度下二次谐波(SHG)光场多维度调控转换效率的难题,该工作发表在《纳米快报》上(Nano Letters,2018, 18, 1344-1350)。在此基础上,新加坡国立大学仇成伟教授提出了将这种新型非线性光学界面用于单层WS2中非線性能谷-光子的高效操控的理論方案,王凱教授設計和制備了具有梯度相位信息的金納米孔陣列。當左(右)旋圓偏基頻光通過金納米孔時,産生帶有相位信息的右(左)旋圓偏基頻光。根據SHG選擇定則,特定能谷K(K')會被激發並産生左(右)旋SHG,實驗中測得其自旋度接近100%。由于金納米孔的局域場增強效應,使光場與能谷相互作用強度增強,測得SHG轉換效率提高了3個量級。更重要的是,能谷鎖定的SHG光子攜帶了相位信息,可實現控制其出射角度等多種功能。該方案同樣適用于介質超構表面和其他二維材料體系,這也爲二維材料中能谷操控、信息編碼與讀取提供了非常簡潔可靠的途徑,可進一步促進室溫下非線性、量子和谷電子納米器件的應用研究。

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41566-019-0399-1.


 

大學物理實驗預約系統 Hub系統 注冊中心 公共郵箱

  • 微信二维码

地址:湖北省武漢市洪山區珞喻路1037號
電話:86-027-87543881
傳真:86-027-87556576
CopyRight (C) 2010 华中科技大学物理学院