近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在寬帶激光調(diào)制材料方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“Broadband 1T-polytype tantalum disulfide saturable absorber for solid-state bulk lasers”為題發(fā)表于Photonics Research。

1T-TaS2是一種典型的強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子材料，其0.2eV的窄帶隙彌補(bǔ)了零帶隙石墨烯和大部分較寬帶隙二維光學(xué)材料之間的空白。結(jié)合它的較強(qiáng)光吸收，高載流子濃度和高遷移率，1T-TaS2在寬帶光電子器件的應(yīng)用方面具有相當(dāng)大的潛力。

研究人員通過改進(jìn)化學(xué)氣沉積法制備了厚度可控的1T-TaS2低維薄膜材料，通過瞬態(tài)吸收光譜和Z-scan技術(shù)對1T-TaS2薄膜在400 - 1100nm范圍內(nèi)的超快載流子動(dòng)力學(xué)和515 - 2500nm范圍內(nèi)的非線性光學(xué)吸收響應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)其具有較快的光生載流子復(fù)合壽命和寬波段（0.5-2.5μm）飽和吸收現(xiàn)象。在1030 nm激光輻照下，1T-TaS2薄膜的非線性吸收系數(shù)為-22.60 ± 0.52 cm MW-1，優(yōu)于類似實(shí)驗(yàn)條件下其他典型的二維可飽和吸收材料（如石墨烯、黑磷、二硫化鉬等）。 基于以上優(yōu)異的非線性光學(xué)性能，制備了1T-TaS2可飽和吸收體，在1-2μm范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了多種波長的被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光輸出。

以1T-TaS2為代表的強(qiáng)相關(guān)材料為光電材料提供了一種獨(dú)特的材料體系，有望為寬波段尤其是中紅外波段脈沖激光器提供性能優(yōu)異的新型光學(xué)材料和激光調(diào)制器件。

該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、中科院特別研究助理資助項(xiàng)目的支持。

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