上海光機所在高損傷閾值中紅外可調(diào)諧脈沖激光調(diào)制器件方面取得進展
成功研制一種具有高激光損傷閾值和可調(diào)諧非線性光學參數(shù)的中紅外寬波段CdO可飽和吸收體器件。
 近期，中科院上海光機所邵建達研究員、趙元安研究員團隊和香港城市大學余健文教授團隊合作，成功研制一種具有高激光損傷閾值和可調(diào)諧非線性光學參數(shù)的中紅外寬波段CdO可飽和吸收體器件。相關(guān)成果以“Tunable and Robust Mid-Infrared Saturable Absorber Employing Tungsten Doping Cadmium Oxide”為題發(fā)表于Advanced Functional Materials。 高功率的2-5μm中紅外脈沖激光對通信、傳感和醫(yī)療等領(lǐng)域有重要應用價值�？娠柡臀阵w是通過被動調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)脈沖激光的核心器件。目前商用的可飽和吸收體主要集中在近紅外波段、調(diào)制帶寬較窄。新興的二維材料中紅外可飽和吸收體則存在激光損傷閾值低、物化性能不穩(wěn)定、制備工藝復雜等問題。因此制備綜合性能優(yōu)異的中紅外可飽和吸收體仍是中紅外脈沖激光發(fā)展的重要課題之一。 本研究中，提出一種新型的基于氧化鎘（CdO）薄膜的中紅外可飽和吸收體，研究發(fā)現(xiàn)其具有134mJ/cm2的高激光損傷閾值（800nm, 150fs）和2.0-3.9μm的寬帶飽和吸收性能，并進一步提出通過W離子摻雜工程實現(xiàn)CdO的非線性光學參數(shù)有效調(diào)諧的方案。在一定范圍內(nèi)增加W摻雜濃度，可提升其飽和吸收響應，加快載流子弛豫過程。基于高抗激光損傷和非線性光學參數(shù)可定制的CdO可飽和吸收體，在2μm實現(xiàn)了輸出性能可控的調(diào)Q脈沖激光輸出，脈沖寬度從372.0ns到254.3ns可調(diào)。CdO非線性光學性能的可調(diào)諧特性為中紅外可飽和吸收體的設(shè)計開辟了更大的參數(shù)空間，為開發(fā)緊湊和高性能的中紅外脈沖激光器提供了材料基礎(chǔ)。  圖1.（a）2.5μm簡并泵浦-探測實驗結(jié)果;（b）飽和吸收和載流子弛豫過程圖解;（c）載流子弛豫時間τ和透過率調(diào)制幅度ΔT/T0。  圖2.（a）基于CdO-SA和W摻雜CdO-SAs的2.0μm被動調(diào)Q激光輸出參數(shù)；（b）典型的脈沖序列圖。 該工作得到了上海市科委港澳臺合作計劃、香港城市大學SGP計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金、中科院特別研究助理資助項目、中國科學院國際合作局對外合作重點項目的支持。 相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202307234 |
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