本发明涉及一种单层二维材料中能谷光子的分离方法，包括：制作纳米孔阵列；在纳米孔阵列的一表面上层叠单层二维材料薄膜；向纳米孔阵列的另一表面上入射线偏激光，线偏激光经纳米孔阵列的调制，得到自旋相反且发射方向不同的两束圆偏激光，单层二维材料薄膜在两束圆偏激光的激发下，发射出自旋相反且出射方向不同的两束能谷光子，完成能谷光子的分离。本发明采用纳米孔阵列辅助单层二维材料中能谷光子的分离，在产生倍频的能谷光子的同时，提高单层二维材料的倍频效率。另外，可以在常温下对能谷光子的出射方向进行操控，自由度高，能谷光子转换效率高。