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超强激光科学卓越创新简报

(第三百五十六期)

2023年1月16日

上海光机所在宽带激光调制材料方面取得进展

　　近期，中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室在宽带激光调制材料方面取得进展。相关成果以“Broadband 1T-polytype tantalum disulfide saturable absorber for solid-state bulk lasers”为题发表于Photonics Research。

　　1T-TaS2是一种典型的强关联电子材料，其0.2eV的窄带隙弥补了零带隙石墨烯和大部分较宽带隙二维光学材料之间的空白。结合它的较强光吸收，高载流子浓度和高迁移率，1T-TaS2在宽带光电子器件的应用方面具有相当大的潜力。

　　研究人员通过改进化学气沉积法制备了厚度可控的1T-TaS2低维薄膜材料，通过瞬态吸收光谱和Z-scan技术对1T-TaS2薄膜在400 - 1100nm范围内的超快载流子动力学和515 - 2500nm范围内的非线性光学吸收响应进行了系统研究，发现其具有较快的光生载流子复合寿命和宽波段（0.5-2.5μm）饱和吸收现象。在1030 nm激光辐照下，1T-TaS2薄膜的非线性吸收系数为-22.60 ± 0.52 cm MW-1，优于类似实验条件下其他典型的二维可饱和吸收材料（如石墨烯、黑磷、二硫化钼等）。 基于以上优异的非线性光学性能，制备了1T-TaS2可饱和吸收体，在1-2μm范围内实现了多种波长的被动调Q脉冲激光输出。

　　以1T-TaS2为代表的强相关材料为光电材料提供了一种独特的材料体系，有望为宽波段尤其是中红外波段脉冲激光器提供性能优异的新型光学材料和激光调制器件。

　　该工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中科院特别研究助理资助项目的支持。

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