Нелинейная нанофотоника в резонансных структурах на основе двумерных материалов

Цель: разработка новой нелинейнооптической платформы, основанной на использовании Ван-дер-Ваальсовых двумерных материалов - дихалькогенидов переходных металлов и графена - интегрированных с резонансными нано-фотонными структурами. Двумерные Ван-дер-Ваальсовы материалы представляют собой новый перспективный класс материалов для разработки след. поколений опто-электронных, опто-механических, нанофотонных и квантовых устройств Задачи: будут экспериментально и теоретически исследованы механизмы усиления нелинейно-оптического отклика в двумерных материалах с использованием нескольких подходов; будут изучены резонансные нелинейности как в монослоях, так и в гетероструктурах ДПМ в зависимости от геометрии структур; будет изучено усиление нелинейности за счет локальной плотности состояний поля в высокодобротных нанофотонных резонаторах, поддерживающих двойные и тройные резонансы. Планируемые результаты. Разработанная технология изготовления высокодобротных резонансных нанофотонных структур, интегрированных с моно- и би-слоями дихалькогенидов переходных металлов и графеном. Экспериментально реализованные прототипы гибридных нанофотонных структур на основе двумерных материалов, демонстрирующие сверхвысокие оптические нелинейности 2-го и 3-го порядков при низких мощностях накачки. Теоретические модели, описывающие основные механизмы возникновения и усиления нелинейного отклика в полученных гибридных структурах с учетом формирования экситон- и трион-поляритонов.