SIPM napreduje pri preučevanju močnega nelinearnega obnašanja platinovega selenida, ki ga povzroči teraherc

Pred kratkim je raziskovalna skupina iz državnega laboratorija za lasersko fiziko močnega polja, Šanghajskega inštituta za optiko in precizne stroje (SIPM), Kitajske akademije znanosti (CAS), napredovala pri preučevanju nelinearnega obnašanja in mehanizma platine. selenid v teraherčnem pasu. Ekipa je sistematično raziskala spektralne in intenzivnostne značilnosti platinovega diselenida pod močnim teraherčnim pulznim vzbujanjem, pri čemer je razkrila dva nelinearna procesa, v katerih prevladujeta realni in imaginarni del nelinearne polarizabilnosti. Povezani rezultati so predstavljeni kot "ultrahitre nelinearne optične aktivnosti, ki jih sproži teraherc v dvodimenzionalnem centrosimetričnem PtSe2" v Optics Letters.
Teraherc je območje elektromagnetnega spektra med milimetrskimi valovi in ​​infrardečo optiko, zato je raziskovanje potencialnih materialov za aplikacije v pasu terahercev ključnega pomena za razvoj tehnologije terahercev. Dvodimenzionalni topološki semimetalni platinov selenid je pokazal odlično zmogljivost pri generiranju in modulaciji terahercev zahvaljujoč svojim lastnostim širokopasovnega optičnega in optoelektronskega odziva. Vendar še vedno primanjkuje sistematičnih študij temeljnih nelinearnih optičnih lastnosti Pt selenida pod močnimi teraherčnimi učinki. Zato je zelo pomembno raziskati nelinearne pojave in intrinzične mehanizme platinovega selenida, ustvarjenega v teraherčni domeni.
V tej študiji je raziskovalna skupina izvedla študijo interakcije teraherčnih impulzov s tankimi plastmi platinovega selenida z uporabo tehnologije ultrahitrega teraherčnega črpanja in infrardeče fotosonde. Močan teraherčni impulz prekine inverzno središče simetrije platinovega selenida z nelinearno polarizacijo in oddaja močan drugi harmonski signal z uporabo realnega dela njegove nelinearne polarizacijske stopnje. Časovna lestvica tega drugega harmoničnega signala je primerljiva s tisto pri teraherčnem impulzu in ima visoka razmerja med signalom in šumom ter preklopna razmerja, kar potrjuje, da je to lastnost mogoče uporabiti za teraherčno modulacijo in logična vrata. Po drugi strani pa je prevodnost platinovega selenida podvržena močni teraherčni modulaciji in kaže povečano nelinearno absorpcijo zaradi namišljenega dela nelinearne polarizabilnosti. To delo razkriva nelinearno naravo platinovega selenida v teraherčnem območju, realizira prehodno reverzibilno inverzijsko modulacijo simetrije platinovega selenida in širi potencial dvodimenzionalnih materialov na osnovi platinovega selenida za prihodnje aplikacije v optoelektronskih napravah in logičnih vezjih.
Povezano delo podpira Nacionalna naravoslovna fundacija Kitajske.

Slika 1 (a) Shematski diagram sistema za zaznavanje infrardeče svetlobe s teraherčnim črpanjem. (b) Valovna oblika vira teraherčne črpalke. (c) Odbojni spektri z in brez teraherčnega črpanja.

Slika 2 (a) Drugi harmonski spekter platinovega selenida, dobljen pod teraherčnim črpalnim IR optičnim detekcijskim sistemom. (b) Primerjava ultrahitrega dinamičnega procesa, ekstrahiranega pri 725 nm, s kvadratom teraherčne valovne oblike. (c) Intenzivnost drugega harmoničnega signala v primerjavi s poljsko jakostjo terahercev. (d) Polarizacijska narava moči signala drugega harmonika.

Slika 3 (a) Prepustnost filma platinovega selenida v odvisnosti od teraherčne poljske jakosti. (b) Prevodnost platinovega selenida glede na teraherčno poljsko jakost.