圖1 光學雙穩(wěn)態(tài)實現(xiàn)方案
近期,中國科學院上海光學精密機械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部王俊研究員團隊,在單層WSe2光學雙穩(wěn)態(tài)研究方面取得進展,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)可以通過光場進行調(diào)控,為集成全光信號處理器提供了新方案。然而,由于過渡金屬硫化物中高能暗態(tài)激子的躍遷偶極矩和相應(yīng)的能級位置較為復雜,其與激光相互作用的機制及相關(guān)的激光物理特性尚未得到充分研究。
圖2 不同入射波長下的光學雙穩(wěn)態(tài)曲線
研究團隊首次使用密度矩陣理論研究了三能級階梯型WSe2系統(tǒng)的光學雙穩(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中實現(xiàn)光學雙穩(wěn)態(tài)。當入射光波長從724 nm增加到736 nm時,系統(tǒng)的雙穩(wěn)態(tài)閾值和遲滯回線寬度增加。當波長為722 nm時,遲滯回線寬度最小。同時,研究團隊計算了光學雙穩(wěn)態(tài)閾值和響應(yīng)時間,約為107 – 108 W/cm2和40 ns,相較于基于熱光效應(yīng)的光學雙穩(wěn)態(tài),具有較快的響應(yīng)時間,為開發(fā)高速低功耗的光學雙穩(wěn)態(tài)器件及片上光開關(guān)提供了指導。
該工作得到了國家重點研發(fā)計劃等項目的支持。
審核編輯 黃宇
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