深圳大學張晗教授團隊與南京理工大學曾海波教授團隊合作, 在少層TiS2納米片的超快光子學方面的研究取得重要進展. 研究人員通過膠體化學方法製備了具有均勻形態, 小尺寸分布的少層二硫化鈦納米片. 經過飛秒雷射Z掃描系統測試, 發現二硫化鈦納米片具有從400nm到1930nm的寬頻非線性光學響應. 儘管與石墨烯同為零帶隙結構的二維材料, 實驗表明, 當層數約為10層時, 二硫化鈦在通信波段處具有比石墨烯 (6.2% ) 更高的調製深度 (18% ) . 並且實驗測得的飽和強度為 (9.91±0.32) MW/cm2, 也高於石墨烯0.61 MW/cm2的強度. 為了進一步驗證其特性及推廣二維材料的應用領域, 研究人員設計了兩種形式的二硫化鈦納米片非線性光子學器件, 即帶尾纖的可飽和吸收體結構和微納光纖複合結構. 根據實驗需求, 將前者應用於超短脈衝鎖模光纖雷射器中, 實現了中心波長為1569.5 nm, 1.04 ps脈寬的優質鎖模脈衝序列的穩定輸出. 後者則創造性的, 利用同樣的吸收機理, 實現了脈衝傳輸過程中雜訊抑制效果, 即全光閾值. 實驗證明, 基於少層的二硫化鈦納米片的全光閾值器件可以將脈衝的信噪比由1.9 dB提升至10.68 dB, 並保持80分鐘內穩定工作. 研究結果表明, 二硫化鈦具有優越的超快光子學特性.
該項工作已作為正封面論文發表於Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201701166) 上.