研究目的
提出一种高度可调的非线性光学布拉格反射器，该反射器利用石墨烯-过渡金属二硫化物（G-TMDC）异质结的非线性光学可调性以及石墨烯表面等离激元极化子（SPPs）电磁场的强约束特性。
研究成果
该研究成功提出了一种基于G-TMDC异质结构的高度可调谐非线性光学布拉格反射器。所设计的器件（包括上下路滤波器、非线性开关以及与/或光逻辑门）展现出优异性能，具有显著的调谐能力和高消光比。
研究不足
该研究的局限性在于所使用材料的非线性光学特性，以及在不损伤石墨烯层的前提下所能施加的光输入强度。
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石墨烯-过渡金属二硫化物布拉格反射器上表面等离子体的非线性调控
DOI：10.1007/s11082-018-1716-5
期刊：Optical and Quantum Electronics
出版年份：2019
更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要：
在本研究中，我们利用石墨烯-过渡金属二硫化物（G-TMDC）异质结的非线性光学可调谐性以及石墨烯表面等离子体激元（SPPs）电磁场的强局域化特性，提出了一种高度可调谐的非线性光学布拉格反射器。近年来，二维（2D）TMDCs因其近红外波段的非线性光学特性而成为研究热点，这些特性对多种光学应用极具吸引力。我们选用近红外范围内二阶光学非线性最强的两种2D-TMDCs——MoSe2和WSe2，来合理设计石墨烯层上传播SPP波的周期性变化。通过量子静电异质结理论方法计算石墨烯-TMDCs的介电函数。两种TMDCs的不同非线性特性导致反射器半高全宽（FWHM）和中心布拉格波长产生显著调谐，从而可设计多种光学器件?；谒岢龅牟祭穹瓷淦?，我们设计了插分滤波器、非线性开关以及与/或光学逻辑门。有限差分时域数值模拟和传输矩阵解析结果表明：当光强增至6 MW/cm2（低于石墨烯脉冲损伤阈值）时，由于二阶非线性效应，观测到中心布拉格波长红移10 nm，线性区的20 nm FWHM降至1.5 nm。0.8 MW/cm2和1.53 MW/cm2的SPP强度分别满足与/或逻辑运算要求，消光比达57 dB和66.51 dB。
作者：
Fatemeh Davoodi，Nosrat Granpayeh
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