層狀黑磷材料的寬頻三階非線性光學特性研究

《層狀黑磷材料的寬頻三階非線性光學特性研究》是依託深圳大學，由陸順斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：層狀黑磷材料的寬頻三階非線性光學特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陸順斌
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

黑磷是一種具有直接帶隙的層狀半導體材料，單層黑磷是繼石墨烯之後發現的第二種單元素二維原子晶體。黑磷的帶隙可隨著層數的減少而改變（0.3 eV-2 eV），其範圍恰好處於石墨烯和過渡族金屬二硫屬化物之間，填補了其它二維材料難以滿足的空白，在近紅外以及中紅外波段有著重要的潛在套用。因其獨特的結構、豐富的科學內涵及廣闊的套用前景，黑磷已經成為二維材料研究領域的熱點。本項目擬在申請人前期發現基礎上，利用傳統的非線性光學測量技術（特別是雷射Z掃描系統），開展黑磷的寬頻三階非線性光學特性的研究，實驗揭示黑磷及其複合物的可飽和吸收及光克爾效應規律，探索脈衝雷射與黑磷材料的非線性作用機理，為黑磷及其複合物在超快雷射技術方面的套用奠定實驗基礎。

結題摘要

三階非線性光學效應及其套用是非線性光學研究的熱點。黑磷是一種具有直接能帶結構的層狀半導體材料，它的帶隙隨著層數的減小而增大（0.3-2.0 eV），在理論上存在寬頻的三階非線性光學特性。申請人前期研究結果表明，黑磷納米片具有寬頻可飽和吸收效應，在超快雷射器中有著很大套用潛力。本項目在前期工作的基礎上，通過Z掃描方法進一步研究了黑磷及其複合物的三階非線性光學特性，結合第一性原理計算及其它理論手段，分析研究了樣品氧化、雷射波長、雷射脈寬等對黑磷非線性光學特性的影響，討論了黑磷三階非線性光學特性的調控方法，並在超快光纖雷射器中實現了鎖模套用。研究結果表明黑磷具有可調控的寬頻可飽和吸收特性和光克爾效應，可以作為可飽和吸收體和波長轉換器套用在超快雷射器和全光信號處理系統中。此項研究拓寬了黑磷在非線性光學領域的套用，為以黑磷為基礎的光電器件提供了實驗基礎和理論依據。