近期，中國科學院上海光學精密機械研究所邵建達研究員、趙元安研究員團隊和香港城市大學余健文教授團隊合作，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中紅外脈沖激光對通信、傳感和醫(yī)療等領域有重要應用價值?？娠柡臀阵w是通過被動調(diào)制技術(shù)實現(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，并進一步提出通過w離子摻雜工程實現(xiàn)cdo的非線性光學參數(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，加快載流子弛豫過程?；诟呖辜す鈸p傷和非線性光學參數(shù)可定制的cdo可飽和吸收體，在2μm實現(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非線性光學性能的可調(diào)諧特性為中紅外可飽和吸收體的設計開辟了更大的參數(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。

該工作得到了上海市科委港澳臺合作計劃、香港城市大學sgp計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金、中科院特別研究助理資助項目、中國科學院國際合作局對外合作重點項目的支持。