近日，中科院上海光機所邵建達(dá)研究員、趙元安研究員團隊，成功研制一種基于波紋結(jié)構(gòu)ITO薄膜（CITO）的可飽和吸收體器件。該器件克服了平面介電常數(shù)近零（ENZ）薄膜中的ENZ 場增強效應(yīng)固有的偏振和角度依賴問題，在0-20°范圍內(nèi)實現(xiàn)了偏振無關(guān)的線性和非線性光學(xué)性能。相關(guān)成果以“A corrugated epsilon-nearzero saturable absorber for a high-performance 1.3 μm solid-state bulk laser”為題發(fā)表于Nanoscale。 Ms<v81z5T  
]S0=&x@,  
平面ENZ薄膜中的ENZ場增強效應(yīng)可以增強光與物質(zhì)相互作用，產(chǎn)生強的非線性光學(xué)效應(yīng)，減小實際應(yīng)用的器件尺寸。結(jié)合其寬帶、互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）兼容、可集成化、高調(diào)制速度等優(yōu)勢，ENZ薄膜在基于非線性光學(xué)性能的激光器件方面具有重要的應(yīng)用價值。但ENZ 場增強效應(yīng)具有固有的窄帶、偏振依賴和角度依賴特征，極大地限制了基于ENZ材料的非線性光學(xué)器件的ENZ場增強效應(yīng)有效利用。 h`i*~${yg  
M

r-l

 
本研究提出了利用基于半橢球殼激發(fā)單元實現(xiàn)ENZ偏振不敏感和廣角激發(fā)策略。并進一步構(gòu)建了基于ENZ半橢球殼陣列的波紋ITO薄膜光耦合結(jié)構(gòu)。利用低成本的自組裝工藝，制備了具有對稱幾何形狀的CITO薄膜。研究結(jié)果表明，其在1340 nm的0°激光入射下，非線性吸收系數(shù)為–609.9 cm/GW，是平面ITO薄膜的8倍。此外，在0–20°的寬角度范圍內(nèi)，CITO薄膜的強非線性光學(xué)性能不受泵浦激光入射角和偏振態(tài)的限制。利用CITO薄膜優(yōu)異的非線性光學(xué)性能，設(shè)計一種新型的ENZ可飽和吸收體，在1.34 μm成功實現(xiàn)了高性能的全固態(tài)脈沖激光輸出，與平面ITO薄膜相比，基于CITO可飽和吸收體的調(diào)Q激光輸出脈寬縮窄約10倍。該研究優(yōu)化了基于ENZ薄膜的可飽和吸收體性能，同時為其他基于ENZ材料的光學(xué)器件的角度和偏振依賴問題提供了可靠解決方案，有利于脈沖激光調(diào)制器和高性能脈沖激光器的發(fā)展。 ^%5;Sc1V  
o[I s$j  
該工作得到了國家自然科學(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目、上海市科委港澳臺合作計劃、中國科學(xué)院國際合作局對外合作重點項目的支持。 &s#O