深圳大学张晗教授团队与南京理工大学曾海波教授团队合作, 在少层TiS2纳米片的超快光子学方面的研究取得重要进展. 研究人员通过胶体化学方法制备了具有均匀形态, 小尺寸分布的少层二硫化钛纳米片. 经过飞秒激光Z扫描系统测试, 发现二硫化钛纳米片具有从400nm到1930nm的宽带非线性光学响应. 尽管与石墨烯同为零带隙结构的二维材料, 实验表明, 当层数约为10层时, 二硫化钛在通信波段处具有比石墨烯 (6.2% ) 更高的调制深度 (18% ) . 并且实验测得的饱和强度为 (9.91±0.32) MW/cm2, 也高于石墨烯0.61 MW/cm2的强度. 为了进一步验证其特性及推广二维材料的应用领域, 研究人员设计了两种形式的二硫化钛纳米片非线性光子学器件, 即带尾纤的可饱和吸收体结构和微纳光纤复合结构. 根据实验需求, 将前者应用于超短脉冲锁模光纤激光器中, 实现了中心波长为1569.5 nm, 1.04 ps脉宽的优质锁模脉冲序列的稳定输出. 后者则创造性的, 利用同样的吸收机理, 实现了脉冲传输过程中噪声抑制效果, 即全光阈值. 实验证明, 基于少层的二硫化钛纳米片的全光阈值器件可以将脉冲的信噪比由1.9 dB提升至10.68 dB, 并保持80分钟内稳定工作. 研究结果表明, 二硫化钛具有优越的超快光子学特性.
该项工作已作为正封面论文发表于Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201701166) 上.