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科学家开发出新型调Q脉冲激光材料:磷化亚铜等离子体纳米晶体

2016-07-13 09:48
PokerJoker
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  超快脉冲激光器以其高峰值功率、短脉宽等特点,在工业生产、科研、医疗等领域都有重要应用。一个典型的产生脉冲输出的方法,是使用非线性光学材料,利用其饱和吸收特性,调制脉冲激光器的Q值,产生脉冲输出。在过去的几十年中,很多材料被证明具有光学非线性,包括各种染料、彩色滤光玻璃、离子掺杂晶体等。但是,要满足实际脉冲激光器应用,除了需要很强的光学非线性,材料还需要具备其他很多特性,如超快电子弛豫时间、宽波段吸收、低损耗、高损耗阈值、低成本、易于制备、便于与各种激光谐振腔整合等。为了满足日益提高的激光器应用需求,科学家们不断开发出各种适用于脉冲激光器的新型功能材料,如窄波段的碳纳米管、宽波段的石墨烯材料、高调制深度的拓扑绝缘体材料等。

  近日,苏州大学的鲍桥梁教授和马万里教授首次实验证实,磷化亚铜(Cu3-xP)等离子体纳米晶体在光通讯波段具有可调的表面等离子体增强的非线性光学性质,是实现大能量脉冲激光输出的理想材料。他们使用溶液法合成这种磷化亚铜等离子体纳米晶体,通过材料的尺寸、掺杂和表面官能团等实验参数可以实现该材料的等离子体吸收峰从1390 nm到1750 nm可调,覆盖通讯C波段到L波段较宽的一个波谱范围。由于等离子体吸收效应,大大增强了材料的光学非线性,在1550 nm处调制深度达18.98%。此外,该材料还展示了超快的激子弛豫能力。他们使用该材料成功实现了高能调Q脉冲激光输出。该工作显示,这种重掺杂等离子体纳米晶体作为一种低成本、可大规模制备的新型光学非线性材料,在信号产生和光通讯领域具有重要的应用前景。该研究成果以封底文章的形式发表在Wiley 出版集团权威杂志《Advanced Materials》上。

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