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，這些效應可以通過光場進行調控，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的能級位置較為復雜，其與激光相互作用的機制及相關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)閾值和響應時間，約為107 – 108 W/cm2和40 ns，相較于基于熱光效應的光學雙穩(wěn)態(tài)，具有較快的響應時間，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