上海光機(jī)所提出同步調(diào)控ENZ材料飽和與反飽和吸收的原理及方法
近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室揭示了Epsilon-Near-Zero（ENZ）材料在超快激光作用下束縛電子和自由電子的競(jìng)爭(zhēng)行為，提出了同步調(diào)控ENZ材料飽和吸收（SA）與反飽和吸收（RSA）的原理及方法，拓寬了其在ENZ波段的非線(xiàn)性光學(xué)響應(yīng)調(diào)控能力。相關(guān)研究成果發(fā)表在Photonics Research上。 V'j+)!w5
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ENZ材料是指在特定波長(zhǎng)區(qū)間，材料的介電常數(shù)實(shí)部趨近于零。理論上，有限的介電常數(shù)變化可獲得大的折射率改變。因此，相比于其他非線(xiàn)性材料，ENZ材料具有更大的非線(xiàn)性光學(xué)響應(yīng)，其是非線(xiàn)性光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 ^7spXfSAd
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該研究中，研究人員探究了典型ENZ材料（氧化銦錫）在飛秒激光作用下的非線(xiàn)性吸收響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在ENZ波長(zhǎng)（1440 nm）泵浦下僅表現(xiàn)為SA效應(yīng)，但在非ENZ波長(zhǎng)（1030 nm）泵浦下，隨著泵浦光強(qiáng)增加由SA轉(zhuǎn)變?yōu)镽SA效應(yīng)。研究解析了非ENZ波段SA和RSA轉(zhuǎn)變的原理：認(rèn)為SA效應(yīng)源于導(dǎo)帶自由電子的漂白過(guò)程，RSA效應(yīng)源于價(jià)帶束縛電子的多光子吸收。此外，研究人員還提出了薄膜退火技術(shù)抑制自由電子濃度實(shí)現(xiàn)電子漂白和多光子吸收競(jìng)爭(zhēng)行為的調(diào)控。該方法實(shí)現(xiàn)了ENZ波長(zhǎng)處120%的飽和吸收到95%的反飽和吸收的調(diào)控。 m}wn +R
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圖1.不同波長(zhǎng)輻照下ITO薄膜的開(kāi)孔Z-scan曲線(xiàn)。（a）、（b）1030 nm波長(zhǎng)；（c）1440 nm波長(zhǎng) (p%|F`
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圖2.退火前后的ITO薄膜在不同波長(zhǎng)輻照下的強(qiáng)度依賴(lài)歸一化透過(guò)率。（a）1030 nm；（b）1440 nm w
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