非線性光學(xué)是一個重要的研究方向，在激光制造、納米結(jié)構(gòu)制造、傳感器設(shè)計、光電子學(xué)、生物光子學(xué)和量子光學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。非線性光學(xué)材料是基本的構(gòu)件，對從科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)到軍事等廣泛領(lǐng)域都至關(guān)重要。經(jīng)過多年的發(fā)展，非線性光學(xué)已經(jīng)成為各種前沿研究和廣泛應(yīng)用的光學(xué)系統(tǒng)的支柱，包括激光制造、光學(xué)成像、信息處理與通信以及納米級光刻。這方面的進展可能會推動許多學(xué)科的發(fā)展。

納米技術(shù)為設(shè)計新材料和打破非線性光學(xué)的傳統(tǒng)限制鋪平了道路。納米顆粒是被廣泛研究的最重要的成員之一，具有數(shù)千年的悠久歷史。納米顆粒由于其在設(shè)計和增強非線性光學(xué)特性方面的靈活性而顯示出巨大的潛力，它的非線性光學(xué)特性優(yōu)于其塊狀物。在過去的十年中，基于非線性光學(xué)納米顆粒的光學(xué)器件因其性能的提高和多功能性而受到越來越多的關(guān)注，其中許多材料還表現(xiàn)出良好的生物相容性，擴大了非線性光學(xué)器件的應(yīng)用范圍。

激光燒蝕合成的非線性光學(xué)納米顆粒類型

因此，納米顆粒被廣泛用于非線性光學(xué)應(yīng)用。對于納米顆粒的合成，如何制備大規(guī)模、高重復(fù)性、低成本的非線性光學(xué)納米顆粒仍然是一個挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，研究人員研究了各種合成方法。化學(xué)和激光燒蝕是兩種主要的合成方法�；瘜W(xué)方法有助于工業(yè)化生產(chǎn)納米顆粒。對于化學(xué)方法，也存在一些限制，包括雜質(zhì)和結(jié)塊。另一方面，激光燒蝕是一種更直接、更環(huán)保、更通用的非線性光學(xué)納米顆粒合成方法�；�于非線性光學(xué)納米顆粒的應(yīng)用提供了極大的靈活性和可能性，以滿足不同設(shè)備的要求。

新加坡國立大學(xué)洪明輝教授的研究小組回顧并綜述了與光振幅/強度相關(guān)的非線性光學(xué)的最新進展。飽和吸收和光限幅是描述材料系統(tǒng)傳輸變化的兩種非線性現(xiàn)象。飽和吸收是光吸收隨光強的增大而減小的過程。換句話說，具有飽和吸收的材料在更強的入射光照射下往往更“透明”。具有飽和吸收的材料被廣泛用于制造高功率激光器。

另一方面，光限幅描述了相反的效果。當(dāng)光強度增加時，光限幅材料減少光的傳輸。因此，光限幅也被表示為反向飽和吸收。它在從防護材料、軍事武器、光開關(guān)到高功率激光源的應(yīng)用中也起著至關(guān)重要的作用。

盡管它們很重要，但飽和吸收和光限幅通常都需要高強度的入射光。因此，它們主要在使用峰值功率高的脈沖激光器的設(shè)備中觀察到。這種情況可能導(dǎo)致永久性光學(xué)損傷。復(fù)雜的設(shè)計和高功率激光器的成本也是限制實際應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。研究具有優(yōu)良非線性性能的合適材料是該領(lǐng)域的主要研究方向。這一進展不僅將極大地提升當(dāng)前光學(xué)非線性系統(tǒng)的性能，還將為設(shè)計功能器件帶來新的機會，以滿足對量子光學(xué)、先進傳感器、人工智能、下一代光學(xué)計算機和許多其他前沿課題日益增長的需求。

這篇發(fā)表在《光電科學(xué)》（Opto-Electronic Science）上的文章總結(jié)了這一方向的最新進展，更側(cè)重于以一系列案例研究為基礎(chǔ)的方法論。它還涵蓋了未來擴展的研究方向，以提供有關(guān)其主要優(yōu)勢和成就的更多觀點。挑戰(zhàn)和未來研究趨勢是另一個關(guān)注，最新的研究工作帶來新的機遇和潛力�？偟膩碚f，研究人員綜述了激光燒蝕法制備非線性光學(xué)納米顆粒的研究進展，表明激光燒蝕法制備的非線性光學(xué)納米顆粒具有良好的性能和多種功能。激光燒蝕法制備納米顆粒是一種綠色、高效、通用的物理方法，適用于快速一步合成和潛在的大規(guī)模生產(chǎn)。

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