深圳市二维材料孔雀团队
【Nanoscale】多层PtSe2可见光波段非线性光学特性及激光器件应用新进展
       山东科技大学电信学院刘善德副教授与深圳大学张晗教授团队合作,针对PtSe2在可见光波段的非线性光学及激光器件应用方面展开系统性工作,并在Nanoscale期刊上发表题为The visible nonlinear optical properties and passively Q-switched laser application of layered PtSe2 material的学术论文, 2018级硕士研究生崔娜为论文第一作者,刘善德副教授和深圳大学张晗教授为共同通讯作者,山东科技大学为第一完成单位。


图1 PtSe2载流子寿命和饱和吸收特性

       长期以来,非线性频率变换技术是获得可见光波段激光的有效方法,但其体积庞大,稳定性不是很高。因而,随着GaN LD工艺水平的不断提高,探索GaN LD直接泵浦掺Pr, Tb等晶体直接输出可见光成为激光技术领域研究的热点之一,特别是与新兴的类石墨烯低维材料相结合,有望实现可见光波段高效、紧凑的调Q及超短脉冲激光输出。二硒化铂(PtSe2)属于第二类狄拉克半金属材料,研究表明其具有高载流子迁移率(约1500 cm2 V−1 s−1)、可调谐带隙以及高的三阶光学非线性系数等特点,在光电子器件、催化、传感等领域极具应用潜力。


2 不同透过率下,脉冲宽度、重复频率和
脉冲能量及峰值功率随泵浦功率的变化
       本文采用磁控溅射与CVD相结合的方法制备了多层PtSe2薄膜,并对其微观形貌、Raman光谱、线性光学特性进行表征。采用640 nm飞秒激光器,对制备的PtSe2薄膜进行了Pump-probe和Z-scan研究,如图1所示,发现制备的PtSe2薄膜样品具有1.4 ps的快驰豫时间,39.9%的大调制深度和256.6 GW/cm2的大饱和光强,有利于短脉冲激光的产生。


图3 单脉冲以及脉冲序列

       经过谐振腔的优化设计,实验中实现了GaN LD泵浦Pr3+:YLF晶体640 nm波段的百纳秒激光输出。图2和3展示了脉冲激光器输出参数,包括脉冲宽度、重复频率、脉冲能量及峰值功率随泵浦功率的变化。在T=1%透过率下,实现了最短91.8 ns的红光脉冲激光输出。研究对可见光波段激光器件设计具有一定的指导意义。





来源:山东省光学工程学会,仅用于学术目的。
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