深圳市二维材料孔雀团队
【OEA】封面:基于黑砷磷纳米片的逻辑开关

       全光调制技术是一个新兴的研究领域,可能会对未来的科技发展产生重大的影响。与传统的电调制技术相比,全光调制技术最突出的优势是速度快、抗干扰能力强。特别是在复杂的电磁环境中,电调制技术容易受到干扰,这会对调制信号产生不利影响。


       为了解决传统的全电、电光和光电调制技术的不足,发展基于全光调制技术的新型光子器件非常有必要。在全光技术中,信息总是可以用光学方法来进行处理,避免受到环境因素干扰。而空间自相位调制现象作为一种有趣的非线性光学现象,在全光学技术中具有广阔的应用前景。


       近年来,二维材料进入了井喷式的发展,而空间自相位调制方法也被发展为研究新型二维材料光学非线性特性的有效方法。通过实验测量和计算,二维新材料的非线性折射率能够通过空间自相位调制方法获得。此外,基于双色激光的交叉相位方法在全光切换中的应用也被赵等人提出。他们创新地将二维MoS2作为中间介质实现了光控光的结果,从而为全光开关的应用奠定了基础。然而,基于2D材料的空间自相位调制的应用仍处于萌芽阶段,更多深入的研究值得研究者们去探索。


       在此研究中,基于黑坤磷(B-AsP)纳米片的空间自相位调制被应用于非线性光子器件的设计研究。通过对二维黑砷磷材料的Kerr非线性研究,深圳大学张晗教授课题组提出了一种基于黑砷磷纳米材料的全光相位调制系统,实现了全光开关中“开”和“关”的功能。此外,他们还制备了B-AsP/SnS2复合结构,并应用该复合结构实现了光的单向非线性激发,有助于获得空间非对称光传播。该功能为设计二极管、隔离器的设计提供了新的思路。研究表明,二维B-AsP适用于设计光学逻辑设备,为全光信息处理技术的发展做出贡献。


       该工作以“All-optical logic devices based on black arsenic–phosphorus with strong nonlinear optical response and high stability”为题作为封面文章发表在英文期刊《Opto-Electronic Advances 》2022年第1期。




图1  基于二维黑砷磷材料的空间自相位调制现象的激发原理图


图2 全光调制系统中控制光对信号光的调制结果 


图3 光的非互易性传播结果


      文章受到国家自然科学基金资助,吴雷明博士、范涛健博士、魏松瑞博士为论文的共同第一作者,通讯作者为深圳大学张晗特聘教授。


【文章链接】

All-optical logic devices based on black arsenic–phosphorus with strong nonlinear optical response and high stability

Leiming Wu, Taojian Fan, Songrui Wei, Yijun Xu, Ye Zhang, Dingtao Ma, Yiqing Shu, Yuanjiang Xiang, Jun Liu, Jianqing Li, Krassimir Panajotov, Yuwen Qin, Han Zhang

Opto-Electronic Advances, 2022-01-25 

DOI:10.29026/oea.2022.200046