Electronically Tunable Perfect Absorption in Graphene
支持表面等离子体激元的石墨烯纳米结构已被用于创建各种动态可调光调制器，其动机是对共振激发的单层石墨烯片中的单位吸收的潜力的理论预测。到目前为止，可调谐共振石墨烯吸收器的一般低效率受到自由空间光子和石墨烯等离子体之间的失配的限制。在这里，我们开发了纳米光子结构，克服了这种失配，并证明了电子可调的完美吸收实现与图案化的石墨烯覆盖不到10%的表面。实验测量揭示了在1，389 cm $^{-1}$处石墨烯等离子体纳米结构中96.9%的吸收，反射中的开/关调制效率为95.9%。有效表面导纳解析模型阐明了完美吸收的起源，这是为自由空间模式和石墨烯等离子体纳米结构之间的临界耦合而设计的。
2017-03-10 physics.optics
Monolayer Graphene as Saturable Absorber in Mode-locked Laser
我们证明了单层石墨烯的固有性质使其能够作为一个更有效的可饱和吸收体的锁模光纤激光器相比，多层石墨烯。单层石墨烯的吸收可以在较低的激发强度下饱和，相比于多层石墨烯、具有类似条纹的缺陷的石墨烯和官能化的石墨烯。单层石墨烯具有95.3%的显著大的调制深度，而多层石墨烯的调制深度由于非饱和吸收和散射损耗而大大减小。利用单层石墨烯作为可饱和吸收体，可以产生皮秒超快激光脉冲（1.23ps）.由于单层石墨烯具有超快的弛豫时间、较大的调制深度和较低的散射损耗，因此在脉冲整形能力、脉冲稳定性和输出能量方面都优于多层石墨烯。
2010-11-15 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.optics
Dynamical Tuning of Energy Transfer Efficiency on a Graphene Monolayer
在这篇文章中，我们提出了一个理论研究的自发发射和能量转移率的量子系统放置在一个单层的导电石墨烯。量子系统和石墨烯的表面等离子体激元极化激元之间的强耦合和弱耦合的条件被确定，随后，我们专注于弱耦合制度。然后，我们计算了石墨烯上的表面等离子体激元模式的色散关系，并通过改变化学势，显示出其共振频率的良好控制。利用格林张量理论，我们计算了放置在石墨烯单层附近的量子系统的自发发射和能量转移率。一个单一的量子系统的自发发射率提高了几个数量级接近的石墨烯单层，我们表明，这种增强是由于几乎完全激发的表面等离子体模式。当考虑两个量子系统之间的能量转移率时，我们发现接近石墨烯单层的几个数量级的类似增强。当供体和受体彼此接近时，它们之间的直接相互作用占主导地位，但由于石墨烯单层的存在，其自由空间行为被修改。随着供体-受体分离的增加，它们的直接相互作用被经由表面等离子体激元模式的相互作用所掩盖。由于石墨烯上的表面等离子体模式的大传播长度-数百纳米-这种能量转移速率的增强保持了沿着石墨烯单层的大供体-受体分离。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable deep-subwavelength superscattering using graphene monolayers
在这封信中，我们首次从理论上提出石墨烯单层可以用于超散射体设计。我们发现，由于石墨烯等离子体的一阶共振激发，裸深亚波长介质柱的散射截面显著增强了6个数量级。通过调节石墨烯的化学势来利用等离子体共振的可调谐性，石墨烯超散射体在从几太赫兹到几十太赫兹的宽频率范围内工作。
2015-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical Soliton Propagation in a Free-Standing Nonlinear Graphene Monolayer with Defects
最近，在本征非线性石墨烯单层结构中发现了光孤子的传输。然而，光孤子行为在一个独立的石墨烯单分子层的缺陷尚未得到研究。利用广义时域有限差分法（G-FDTD）对非线性介质中的亮光孤子进行了数值模拟，研究了非线性介质中电场分布随介质宽度的变化规律。这些沿宽度的非线性变化代表石墨烯杂质或缺陷。结果表明，即使在存在强烈的空间变化的非线性孤子有效地传播，这意味着相对于光传播的介质的鲁棒性。
2013-11-22 physics.optics quant-ph
Strain effects on optical properties of linearly polarized resonant modes in the presence of monolayer graphene
最近，在石墨烯的存在下，基于光子谐振器的光学传感器件的改进引起了极大的关注。本文基于传输矩阵方法和入射电磁波的TE极化，分别数值计算了一维光子谐振器和应变石墨烯表面等离子体共振的透射谱和反射谱。我们证明了石墨烯中相对较小的应变场可以调制缺陷晶体光子带隙内的线性偏振谐振模。此外，我们还研究了应变对倏逝波技术在单层石墨烯与棱镜干涉时产生的表面等离子体共振的影响。
2021-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
A planar hyperlens based on a modulated graphene monolayer
研究了太赫兹表面等离子体激元在调制石墨烯单层上的通道化，并用于亚波长成像。由一组具有交替的正虚电导率和负虚电导率的平行纳米带形成的各向异性表面电导率用于实现超透镜所需的渠化制度。与波长相比，带状物是窄的，并且通过在波纹接地平面上选通石墨烯层来电子地创建。良好的质量渠道化的表面等离子体极化激元显示在太赫兹，即使在现实的石墨烯中的损失的存在下，与亚波长成像应用的相关影响。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Wideband tunable, graphene-mode locked, ultrafast laser
报道了一种利用石墨烯可饱和吸收体锁模的可调谐超快光纤激光器。石墨烯中的狄拉克电子的线性色散使得宽带可调谐性成为可能。我们得到了~ 1 ps的脉冲，在1525和1559 nm之间可调谐，证明石墨烯是宽带可饱和吸收体。
2010-03-24 cond-mat.other physics.optics
Tunable anisotropic absorption in monolayer black phosphorus using critical coupling
提出了一种基于单层黑磷（BP）的超材料结构，用于中红外可调谐各向异性吸收。该结构基于导频共振的临界耦合机制，实现了对TM偏振的99.65 $\%$的高吸收效率，而由于BP的本征各向异性，在相同波长下对TE偏振的吸收效率仅为2.61 $\%$。通过改变临界耦合条件，包括BP的电子掺杂、几何参数和光的入射角，可以灵活地控制其吸收特性。研究结果表明，利用BP设计具有光谱调谐性和偏振选择性的高性能光电子器件是可行的。
2019-11-25 physics.app-ph physics.optics
High-Harmonic Generation from Monolayer and Bilayer Graphene
固体中的高次谐波产生（HHG）是一种新兴的研究阿秒时间尺度下固体中超快电子动力学的方法。在这项工作中，我们研究了单层和双层石墨烯的HHG。在这项工作中考虑了AA和AB堆叠的双层石墨烯。发现单层和双层石墨烯具有明显不同的谐波谱。光谱的差异归因于两层之间的层间耦合。此外，总谐波频谱的带内和带间的贡献发挥了重要作用。此外，有趣的极化和椭圆率的依赖性，注意到在单层和双层石墨烯的总谐波谱。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Graphene mode locked, wavelength-tunable, dissipative soliton fiber laser
原子层石墨烯具有波长不敏感的超快饱和吸收，可作为全带锁模器。利用石墨烯的宽带可饱和吸收特性，实验证明了在掺铒光纤激光器锁模系统中，利用少层石墨烯可以形成宽范围（1570 nm -1600 nm）连续波长可调谐的耗散孤子。
2010-02-28 physics.atom-ph physics.optics
Chirp control of directional current in monolayer graphene by intense few-cycle laser
通过数值求解含时薛定谔方程，研究了周期啁啾激光脉冲作用下单层石墨烯中的剩余电流密度.结果表明，剩余电流对初始啁啾速率敏感，电流沿不同极化方向的不对称度随啁啾速率的变化服从简单的正弦函数关系。其物理机制是啁啾相关的朗道-齐纳-施托克伯格干涉。电流的啁啾控制为基于二维材料的光电子器件在亚飞秒时间尺度上的千兆赫开关提供了一种新的方便的工具。
2019-05-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhancing infrared extinction and absorption in a monolayer graphene sheet by harvesting the electric dipolar mode of split ring resonators
研究了单层石墨烯片通过图案化开口环谐振器（SRR）在红外波段的消光和吸收增强。结果表明，与磁模和其他高阶模相比，电模对红外消光和吸收的增强作用更强。我们通过增加SRR单元电池设计中的石墨烯面积比来改善SRR石墨烯片的红外消光。随着石墨烯面积比的增加，电偶极模的辐射能力和石墨烯的耗散竞争约50%的最大红外吸收。通过捕获电偶极模来增强石墨烯片的红外消光和吸收的研究结果可能在石墨烯光子学和光电子学的太赫兹和红外检测和调制中具有潜在的应用。
2013-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Monolayer graphene as dissipative membrane in an optical resonator
我们实验证明了原子级薄的，独立的石墨烯膜的光学腔的耦合。通过改变膜的位置沿驻波场的腔，我们定制的膜和腔之间的耗散耦合，我们表明，耗散耦合可以超过色散耦合。这样一个系统，其中控制耗散优于色散，将证明是有用的新的激光冷却方案在光学机械。此外，我们还测定了自支撑单层石墨烯在780 nm处的连续光损伤阈值为1.8（4）~MW/cm $^2$。
2016-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Sub-bandgap activated charges transfer in a graphene-MoS2-graphene heterostructure
过渡金属二硫属化合物单分子膜是一种在光电子学领域具有广阔应用前景的半导体材料。二硫化钼（MoS2）的单层具有1.88 eV的直接带隙。因此，当用低于其带隙的光子能量激发时，不产生光载流子，并且单层的MoS2在光致发光或光探测中没有多大用处。在这里，我们证明了夹在两个石墨烯层之间的大尺寸MoS2单层使这种异质结构的光学活性远低于MoS2的带隙。超快光泵太赫兹探测实验揭示了实时，石墨烯和二硫化钼单层之间的光激发与光子能量低至0.5 eV的载流子转移。它还有助于揭示这种三层材料系统的宽带瞬态THz响应的前所未有的增强。我们提出了可能的机制，可以解释这种现象。这种特殊设计的异质结构，可以很容易地建立在不同的过渡金属二硫属化物单层，将大大拓宽太赫兹带宽的现代光电应用的范围。
2021-03-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Tunable terahertz coherent perfect absorption in a monolayer graphene
相干完全吸收体（CPA）被认为是激光的时间反演对应体：一个含有损耗介质而不是增益介质的谐振腔可以完全吸收相干光场。在这里，我们利用单层石墨烯以非共振方式实现CPA。研究发现，在悬浮单层石墨烯的太赫兹波段存在准CPA点，在准CPA频率下，通过两束入射光之间的适当相位调制，可以实现CPA。发现石墨烯基CPA具有宽带角选择性：对于正交的$s$和$p$偏振，CPA点在斜入射时分裂成两个频带，并且这两个频带覆盖从零频率开始的宽频率范围。此外，相干吸收可以通过改变栅极控制的费米能量来基本上调谐。非共振石墨烯片CPA的研究结果可以推广到太赫兹/红外探测和二维光电材料的信号处理的潜在应用。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
