【摘 要】
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目前,光电子器件正不断朝着微型和集成的方向发展,实现基于二维材料非线性吸收效应的主动光调制器件,是非线性光学领域研究者们亟待完成的重要任务。本课题延续双光调制与加电调制两种主动调控思路,分别从激光特性与材料特性两方面入手,研究了激光偏振对各向异性二维材料SnSe非线性饱和吸收的影响,以及Li插层对石墨烯非线性吸收机制的改变,具体工作如下:(1)搭建了偏振分辨微区I扫描系统,用于微米尺度各向异性二维
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目前,光电子器件正不断朝着微型和集成的方向发展,实现基于二维材料非线性吸收效应的主动光调制器件,是非线性光学领域研究者们亟待完成的重要任务。本课题延续双光调制与加电调制两种主动调控思路,分别从激光特性与材料特性两方面入手,研究了激光偏振对各向异性二维材料SnSe非线性饱和吸收的影响,以及Li插层对石墨烯非线性吸收机制的改变,具体工作如下:(1)搭建了偏振分辨微区I扫描系统,用于微米尺度各向异性二维材料的非线性吸收特性测试。系统可对长宽在微米尺度的样品进行实时成像,入射激光偏振角控制精度为0.01°,系统工作波长范围为400 nm~1200 nm。(2)研究了不同偏振激光入射下各向异性材料SnSe纳米片的饱和吸收现象。发现当入射激光偏振沿Armchair方向时,绝对调制深度δT更大,饱和吸收程度更高;波长为800 nm时,饱和吸收的偏振依赖性更强,入射激光偏振平行Armchair/Zigzag轴时绝对调制深度之比为6.7,约是850 nm激光入射时的4.79倍。并结合光学跃迁模型阐释了入射激光偏振P对δT以及饱和光强Is的具体影响机制。(3)利用SnSe非线性吸收的偏振依赖特性,实现了新颖的偏振控制型饱和吸收光开关。基于SnSe纳米片材料的传统强度控制型光开关仅能实现最高16%的调制深度,而在相同功率的开关光控制下,偏振控制型光开关的调制深度高达44%,约为强度控制型光开关的2.75倍。(4)探索了Li插层对石墨烯光学非线性吸收机制的影响,发现在400 nm~800nm强光激发下,Li插层前后石墨烯的宽波段饱和吸收转变为反饱和吸收,并且加电脱插后会由反饱和吸收恢复为饱和吸收。本文研究成果可为光学非线性吸收的主动调控提供理论与实验支撑,为基于光学非线性效应的二维材料主动光调制器件设计和制备开阔了新的视野,有望服务于可调谐激光光源制造、光通信、光计算等领域的需求。
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