近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所邵建達(dá)研究員、趙元安研究員團(tuán)隊(duì)和香港城市大學(xué)余健文教授團(tuán)隊(duì)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(xué)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(duì)通信、傳感和醫(yī)療等領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值。可飽和吸收體是通過被動(dòng)調(diào)制技術(shù)實(shí)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(fù)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(jìn)一步提出通過w離子摻雜工程實(shí)現(xiàn)cdo的非線性光學(xué)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(yīng)，加快載流子弛豫過程?；诟呖辜す鈸p傷和非線性光學(xué)參數(shù)可定制的cdo可飽和吸收體，在2μm實(shí)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(xué)性能的可調(diào)諧特性為中紅外可飽和吸收體的設(shè)計(jì)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)。

該工作得到了上海市科委港澳臺(tái)合作計(jì)劃、香港城市大學(xué)sgp計(jì)劃、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、中國科學(xué)院國際合作局對(duì)外合作重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。