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纳米结构铌酸锂上的法诺共振实现高效可调谐二次谐波产生

DOI：10.3390/nano9010069 期刊：Nanomaterials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 二次谐波产生（SHG）是光学集成电路、非线性显微镜、激光器等应用中的重要非线性过程。由于纳米结构中典型的非线性转换效率仅为10^-5量级，其提升仍面临诸多挑战。本文从理论上展示了一种由铌酸锂（LN）条和LN圆盘构成的周期性结构，该结构基于纳米级（约300纳米）薄膜平台，可实现高效SHG。通过打破结构对称性，我们获得了品质因数高达2350的法诺共振及四十二倍的强光学场增强效应，从而实现了高达3.165×10^-4的转换效率。除产生强二次谐波信号外，研究还证明：仅需在纳米结构LN的平面电极配置上施加0.444V电压，即可在保持较高转换效率的同时，将SH波长调谐范围控制在1纳米内。这种具有高非线性转换效率的结构有望应用于单分子荧光成像、高分辨率非线性显微镜及有源紧凑型光学器件。
作者： Zhijin Huang，Huihui Lu，Heyuan Guan，Jiangli Dong，Wenguo Zhu，Jianhui Yu，Yunhan Luo，Jun Zhang，Zhe Chen，Hanqing Xiong，Yang Li，Huajiang Chen，Wentao Qiu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

从理论上证明利用法诺共振在铌酸锂上构建周期性纳米结构，可实现高效且可调的二次谐波产生。

研究成果

所提出的具有法诺共振的纳米结构铌酸锂实现了高达3.165×10??的高倍频转换效率，并能在低电压（0.444 V）下实现可调谐性，使其在非线性光学和紧凑型器件应用中极具前景。未来的工作应聚焦于实验制备及电极优化以实现更宽的调谐范围。

研究不足

该研究为理论性研究，基于模拟；未提供实验验证。由于存在缺陷，实际制造结构中的结果可能会有所下降。二次谐波波长的调谐范围在电压小幅变化时仅限于1纳米。

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