NbOI₂強誘電体における巨大第二高調波生成

ナノスケールのフォトニクスデバイスにおける非線形光学部品の実装は、数百波長のオーダーの厚さを必要とする位相整合条件の問題があるとともに、ナノメートルスケール物質の光相互作用深さの短さと光子–光子相互作用の弱さによって不利になる。今回我々は、NbOI₂強誘電体ナノシートが巨大第二高調波生成を示し、一般的に報告されている非線形結晶より変換効率が数桁高いことを報告する。この非線形応答は、層の厚さに対応するとともに、ひずみによる調整や電気的な調整が可能であり、平均ポンプ強度8 kW cm⁻²において、0.2％を超える記録的な絶対SHG変換効率と10⁻⁹ m V⁻¹のオーダーの有効非線形感受率χ⁽²⁾_effが実証されている。NbOI₂では異方性分極と励起子共鳴が相互に影響し合うため、偏光SHG応答の空間プロファイルを励起波長によって調整できる。今回の結果は、非常に薄い高効率非線形光学部品の新しいパラダイムを示すものである。