Магнитное поле повысило χ(3) на 58% в дисперсии VSe2 и на 32% в графене, создан лабораторный переключатель

Группа под руководством Цзимина Чжао из Института физики Китайской академии наук использовала внешнее магнитное поле для управления пространственной фазовой самомодуляцией (SSPM), нелинейным оптическим откликом третьего порядка, в дисперсиях 2D-чешуек. Результаты опубликованы в National Science Review doi.orgNational Science Reviewdoi.orgОткрыть источник ↗. В ферромагнитном VSe2 коэффициент нелинейности третьего порядка χ(3) вырос на 58%, в диамагнитном графене — на 32% doi.orgNational Science Reviewdoi.orgОткрыть источник ↗. Работа экспериментальная, выполнена в лаборатории на дисперсиях чешуек.

Магнитная настройка χ(3)

По данным авторов, все наблюдавшиеся до сих пор эффекты SSPM были присущи самим материалам, а способов их настройки или усиления не сообщалось. В этой работе магнитное поле сделало χ(3) управляемым: его можно как увеличивать, так и подавлять doi.orgNational Science Reviewdoi.orgОткрыть источник ↗.

Для VSe2 значение χ(3) достигло 1,44×10-4 e.s.u. при 1000 мТл. Для графена — 2,0×10-7 e.s.u. при 600 мТл; авторы указывают, что это превышает рекорд, установленный группой Чжао на графеновой SSPM пятнадцатью годами ранее doi.orgNational Science Reviewdoi.orgОткрыть источник ↗.

В поле оптический отклик стал анизотропным: χ(3) зависит от поляризации лазера, а также возникло оптическое двулучепреломление. Авторы отмечают, что поляризация становится дополнительным независимым параметром настройки doi.orgNational Science Reviewdoi.orgОткрыть источник ↗.

Эффект авторы связывают с коллективным ориентационным упорядочением взвешенных нанохлопьев. В поле чешуйки VSe2 ориентируют оси c параллельно ему, а чешуйки графена выстраивают базисные плоскости вдоль него. Это упорядочение меняет усреднённую по ориентациям анизотропную нелинейность чешуек doi.orgNational Science Reviewdoi.orgОткрыть источник ↗.

Полностью оптический переключатель на SSPM

Команда также продемонстрировала управляемый магнитным полем полностью оптический переключатель на основе SSPM в VSe2. Отношение интенсивности сигнала к интенсивности управления, характеризующее функцию «слабый свет управляет сильным», выросло до 340% doi.orgNational Science Reviewdoi.orgОткрыть источник ↗.

Поля ниже 0,3 Тл уже дают рост на 100%. Из этого авторы делают вывод, что для реализации устройства достаточно обычных постоянных магнитов doi.orgNational Science Reviewdoi.orgОткрыть источник ↗.

Первый автор Ишуань Хуан заявил, что вместо пассивного изучения собственного нелинейного отклика квантовых материалов команда добилась его активной модуляции внешним магнитным полем. Авторы называют результат способом управлять, а не только наблюдать лазерно-индуцированную электронную когерентность в SSPM doi.orgNational Science Reviewdoi.orgОткрыть источник ↗.