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  • 利用新型二维材料推动光子学技术的发展

    作者:LabBang译 来源:物理学家组织网 时间:2020-07-13 09:04 阅读:481 [投稿]
    韩国大邱庆英科学技术研究所的科学家们开发出一种新的工艺,可以在二维材料中提供超快的光子产生过程。这一过程有可能推动光子学领域先进光学器件的发展。

    韩国大邱庆英科学技术研究所的科学家们开发出一种新的工艺,可以在二维材料中提供超快的光子产生过程。这一过程有可能推动光子学领域先进光学器件的发展。

    光子学,或操纵光的科学,在现代电子学中有着广泛的应用,如信息技术、半导体和基于健康的设备。因此,全球的研究人员一直致力于寻找新的方法来推动光子学领域的进步。但是,挑战在于如何根据需要优化“光子产生”的过程,这对所有基于光子学的应用都至关重要。


    在最近发表在Nano Letters杂志上的一项研究中,由J.D.Lee教授领导的大邱庆英科学技术研究所(DGIST)的一个研究小组开发了一种新的机制,可以最大限度地提高二维材料中光子转换的效率。科学家们通过探索一种称为“非线性二次谐波产生”(SHG)的方法来实现这一目标,这是一种光学过程,其中两个频率相同的光子与非线性材料相互作用,产生一个能量为两倍的新光子,从而实现倍频光子的高效产生是发展光子器件的关键。“在我们的研究中,我们开发了一种原子层材料中光子转换的超快过程,以创新基于光子学的应用。”

    在他们的研究中,科学家们把重点放在了一种称为钨二硒醚(WSe2)的二维材料上,这是因为它具有有趣的能带特性。例如,这种材料由各种各样的“共振点”组成,这些“共振点”对被称为“光子”的光粒子的吸收作出灵敏的反应。Lee教授说,“我们着重研究了钨二硒醚的这一特性,并揭示了一种通过最大化双共振模式转换光子中“颜色”的新过程。”

    在二次谐波的基础上,研究人员提出了一种称为“双共振光学和频产生”(SFG)的新方法,即在钨二硒醚中分别选择两个谐振点,分别称为A和D激子。利用这种方法,研究人员发现,当用两个激发脉冲(ω1和ω2)辐照钨二硒醚时,其中一个脉冲(ω1)被调谐为激子,其和频(ω1+ω2)被调谐到D激子,信号比单共振模高20倍!不仅如此,在相同条件下,这种方法产生的强度比非线性二次谐波产生高一个数量级。这些发现随后被各种技术证实,包括密度泛函理论和光学实验。李教授说:“我们提出的双共振SFG方法不仅为非线性光谱和微观方法,而且对使用二维半导体的非线性光学和技术提供了新的科学见解。”

    这些发现显示了发展先进光子器件的巨大潜力。Lee教授总结道:“我们的研究有可能将基于光子学的应用提升到一个新的水平,例如,在不久的将来,通过更好的光学成像仪器,获得更便宜的诊断方法。”

    相关链接:https://phys.org/news/2020-07-dual-resonant-method-d-materials-spur.html

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