用于高转换效率偏振选择性太赫兹三次谐波产生的石墨烯非对称双开口谐振环超表面

非线性超表面已成为太赫兹 (THz) 频率转换的强大平台，但其性能从根本上受到传统贵金属结构弱非线性的限制。在此，我们展示了一种基于石墨烯的非对称双开口谐振环超表面，实现了创纪录的高三次谐波产生 (THG) 效率。通过精确控制石墨烯谐振器的几何非对称性，局域场增强集中在 24% 的石墨烯区域内，产生了超强的电子聚集效应。值得注意的是，该结构表现出极强的偏振各向异性：在 y 偏振激发 (100 kW/cm2) 下，THG 效率达到 14.64%——比 x 偏振性能提升了 100,000 倍。这种巨大的偏振各向异性源于非对称几何结构诱导的偶极-四极协同增强效应。该超表面还在 ±45° 的超宽角度范围内保持 >7% 的 THG 效率，表现出比金属基同类结构高 50% 的角度容差。我们的研究结果确立了将几何非对称性与二维材料超表面非线性响应联系起来的通用设计准则，同时为下一代通信系统的芯片集成 THz 波转换器提供了切实可行的途径。