Nature Photonics周期性极化层状半导体中的准相位匹配上转换和下转换

本文研究了周期性极化的范德华半导体（3R-MoS2）在非线性光学中的应用。背景方面，非线性光学在经典和量子光产生中具有核心作用，但传统材料如铌酸锂需要宏观尺寸才能达到有效的频率转换效率，限制了技术开发和集成。研究目的是通过使用3R-MoS2这种具有较大非线性的材料，在微观厚度上实现高效的频率转换。实验结果显示，在3.4 μm的厚度下实现了0.03%的宏观频率转换效率，比现有系统薄10-100倍，并且由于空腔效应，二次谐波信号增强了50%。此外，研究还通过准相位匹配自发参量下变频技术产生了宽带光子对，显示出638 ± 75的最大巧合-偶然比。结论表明，这项工作为利用微观范德华晶体进行相位匹配非线性光学开辟了新领域，有望应用于集成量子电路和传感等超紧凑技术。