圖1 光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)方案

近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部王俊研究員團(tuán)隊(duì)，在單層WSe2光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Optical bistability via quantum interference from monolayer WSe2”為題發(fā)表于Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials。

過(guò)渡金屬硫化物具有新穎的量子干涉效應(yīng)，這些效應(yīng)可以通過(guò)光場(chǎng)進(jìn)行調(diào)控，為集成全光信號(hào)處理器提供了新方案。然而，由于過(guò)渡金屬硫化物中高能暗態(tài)激子的躍遷偶極矩和相應(yīng)的能級(jí)位置較為復(fù)雜，其與激光相互作用的機(jī)制及相關(guān)的激光物理特性尚未得到充分研究。

圖2 不同入射波長(zhǎng)下的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)曲線

研究團(tuán)隊(duì)首次使用密度矩陣?yán)碚撗芯苛巳芗?jí)階梯型WSe2系統(tǒng)的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)特性。研究結(jié)果表明，在特定的失諧條件、弛豫率和合作參數(shù)下，可以在單層WSe2中實(shí)現(xiàn)光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)。當(dāng)入射光波長(zhǎng)從724 nm增加到736 nm時(shí)，系統(tǒng)的雙穩(wěn)態(tài)閾值和遲滯回線寬度增加。當(dāng)波長(zhǎng)為722 nm時(shí)，遲滯回線寬度最小。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)算了光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)閾值和響應(yīng)時(shí)間，約為107 – 108 W/cm2和40 ns，相較于基于熱光效應(yīng)的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)，具有較快的響應(yīng)時(shí)間，為開(kāi)發(fā)高速低功耗的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)器件及片上光開(kāi)關(guān)提供了指導(dǎo)。

該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

審核編輯 黃宇