上海光机所知识创新简报 （第四三八期） 2018年3月27日
上海光机所在二维半导体双光子吸收饱和特性研究方面取得进展 独特的量子限制效应和层间微扰的缺失使二维层状过渡金属硫化物具有非常优异的非线性光学性质，包括层数依赖的二次谐波、三次谐波产生、超快的饱和吸收特性、光限幅效应等，这些独特的性质使其在光电子学等领域具有重要应用价值。双光子吸收特性更加拓宽了这些材料的应用领域，同时对深入理解光子与二维半导体相互作用物理机制起到巨大推动作用。
近日，上海光机所中科院强激光材料重点实验室王俊研究员课题组从实验和理论上系统研究了四种过渡金属硫化物纳米薄膜（MoS
2, WS
2, MoSe
2, WSe
2）在1030 nm飞秒脉冲作用下的简并双光子吸收及其饱和效应。研究发现，二维半导体具有很大的双光子吸收系数，并且会随其厚度的增加而减小；而双光子吸收饱和强度则具有相反的特性。非线性理论拟合揭示了二维半导体双光子吸收过程均匀加宽的本质。激子吸收的三能级动力学模拟揭示暗态激子的快速弛豫和基态激子的慢带间复合过程是导致基态电子漂白的主要原因，也是产生双光子吸收饱和的原因。理论模拟了双光子吸收饱和对激光脉冲的空间调制效应，揭示二维半导体作为新型光子学材料用于光学调制和光子学应用的可能。该研究成果已被ACS Photonics[DOI: 10.1021/acsphotonics.8b00010]在线发表。
图（a）不同厚度的二维半导体的双光子饱和特性，（b）双光子吸收系数和饱和光强与样品厚度的依赖关系，（c）基态电子漂白与入射光强的关系，（d）双光子饱和对脉冲空间强度的分布。
原文链接 相关工作得到了中科院、基金委和上海市科委的项目支持。（中科院强激光材料重点实验室供稿）
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