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成像光谱
直立生长的SnS
2
薄膜的三阶非线性光学性质研究(特邀)
葛燕青
*
刘玉琪
卢春辉
罗铭威
[ ... ]
徐新龙
作者单位
摘要
西北大学 物理学院 光子学与光子技术研究所,西安 710127
采用化学气相沉积法制备了直立生长的SnS
2
(V-SnS
2
)薄膜,并使用自主搭建的
Z
扫描系统研究了V-SnS
2
的三阶非线性光学响应。结果表明,由于S空位的存在使得V-SnS
2
薄膜表现出明显的饱和吸收响应,且非线性吸收系数(
β
)随着泵浦功率的增加而减少。分析发现,其
β
的最大值为6 cm/GW,调制深度(Δ
M
)为50%。同时,通过闭口
Z
扫描技术测量发现V-SnS
2
薄膜的
n
2
比Si和GaAs大一个数量级,且
n
2
随着泵浦功率的增加而减少,基于自由载流子的非线性理论分析表明这与材料中的自由载流子和束缚电子密切相关。本文研究证明V-SnS
2
在全光开关、激光调Q等非线性光电子器件的设计与制造方面有潜在的应用。
SnS2
非线性吸收
非线性折射
泵浦功率依赖
Z扫描
SnS2
Nonlinear absorption
Nonlinear refraction
Pump intensity dependence
Z-scan
PDF全文
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光子学报
2022, 51(10): 1019002
成像光谱
WS
2
纳米薄膜厚度依赖的三阶非线性吸收特性研究
靳延平
1
卢春辉
1
赵奇一
2
徐新龙
1,*
作者单位
摘要
1
西北大学 物理学院 光子学与光子技术研究所,西安 710069
2
西安邮电大学 理学院,西安 710121
利用液相剥离法制备了WS
2
纳米片,结合真空抽滤技术,控制上清液体积制备了不同厚度的WS
2
薄膜。在此基础上,使用800 nm飞秒激光的Z扫描技术表征了WS
2
纳米薄膜的三阶非线性吸收特性。研究发现,制备的不同厚度的WS
2
都表现出可饱和吸收特性,可饱和吸收主要是由于单光子吸收所引起的泡利阻塞效应引起;随着厚度的增加,饱和强度基本不变,调制深度会有所提高,但是三阶非线性极化率虚部的绝对值和品质因子会降低。这主要是因为较厚的薄膜缺陷更多,更容易捕获光生载流子,从而三阶非线性吸收和厚度有一定的依赖关系。可饱和吸收可以用于调Q激光器以及锁模激光器,为WS
2
薄膜在超快开关和超快激光的应用提供实验支持。
二硫化钨
三阶非线性
可饱和吸收
厚度依赖
Z扫描
Tungsten disulfide(WS2)
Third order optical nonlinearity
Saturable absorption
Thickness dependence
Z-scan
PDF全文
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光子学报
2022, 51(4): 0416002
Optical and Photonic Materials
Saturable and reverse saturable absorption in molybdenum disulfide dispersion and film by defect engineering
Download:772次
Chunhui Lu
1
Hongwen Xuan
1,*
Yixuan Zhou
1
Xinlong Xu
1
[ ... ]
Jintao Bai
1
Author Affiliations
Abstract
1
Shaanxi Joint Laboratory of Graphene, State Key Laboratory of Photoelectric Technology and Functional Materials, International Collaborative Center on Photoelectric Technology and Nano Functional Materials, Institute of Photonics & Photon-Technology, School of Physics, Northwest University, Xi’an 710069, China
2
School of Science, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an 710121, China
Understanding and controlling defect in two-dimensional materials is important for both linear and nonlinear optoelectronic devices, especially in terms of tuning nonlinear optical absorption. Taking advantage of an atomic defect formed easily by smaller size, molybdenum disulfide nanosheet is prepared successfully with a different size by gradient centrifugation. Interestingly, size-dependent sulfur vacancies are observed by high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, and transmission electron microscopy. The defect effect on nonlinear absorption is investigated by Z-scan measurement at the wavelength of 800 nm. The results suggest the transition from saturable absorption to reverse saturable absorption can be observed in both dispersions and films. First principle calculations suggest that sulfur vacancies act as the trap state to capture the excited electrons. Moreover, an energy-level model with the trap state is put forward to explain the role of the sulfur vacancy defect in nonlinear optical absorption. The results suggest that saturable absorption and reverse saturable absorption originate from the competition between the excited, defect state and ground state absorption. Our finding provides a way to tune the nonlinear optical performance of optoelectronic devices by defect engineering.
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Photonics Research
2020, 8(9): 09001512
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