二硫化鎢在鐳射飽和吸收器上的應用

研究人員發現，由於量子禁錮效應，二硫化鎢（WS2）可以通過控制化學成分和層數而轉化為帶隙為2.1 eV的直接半導體。此外，在近紅外和中紅外波段，WS2的飽和吸收特性優於石墨烯和碳納米管。由於這些優良特性，它正越來越多地被應用於鐳射飽和吸收器（SAs）。

（圖片來源：Liu et al./Optics Express）

與傳統的雷射器（如固體雷射器、氣體雷射器和半導體雷射器）相比，光纖鐳射器具有固有的優勢，如光束品質好、環境穩定性高、光-光轉換效率高、耐久性好、散熱性能好等。光纖雷射器已被廣泛用於外科手術、非線性頻率轉換過程和光學紅外振盪器泵浦源。

2015年，Wu等人製備了少量的單層WS2分散體，然後將WS2納米片嵌入聚乙烯醇薄膜中作為SA用於光纖雷射器。他們同時實現了光纖雷射器的Q開關和模式鎖定。研究人員主要使用WS2來獲得高能量的Q開關光纖雷射器，因為它在用作SA時具有高損傷閾值和大調製深度。

例如，用WS2 SA在1.5微米波段獲得了一個脈衝能量為195 nJ的Q-開關脈衝。使用WS2 SA的最先進的光纖雷射器通過Q-開關和模式鎖定在1微米、1.5微米、2微米和2.865微米波段產生脈衝。特別是，Wei等提出在共摻雜光纖雷射器中使用WS2作為SA，用於2.865微米波段的無源Q開關。他們獲得了一個最大的輸出功率和脈衝能量分別為48.4毫瓦和0.42微焦，這比以前報導的基於WS2的其他波長的脈衝要高得多。此前提到的大多數WS2薄膜是通過物理沉積形成的。

（圖片來源：Liu et al./Optics Express）

Yang等使用CVD製備WS2薄膜作為模鎖全光纖雷射器的鐳射飽和吸收器材料，並通過實驗表明，單層WS2是一種新型的SA，可用於實現微秒級的Q開關脈衝或納秒級的模鎖脈衝。到目前為止，WS2的飽和吸收特性已被廣泛研究，並被應用於光纖雷射器中。

文章來源：Ding J, Feng A, Li X等， 二硫化鎢的性能、製備和應用 - 綜述 [J]。應用物理學, 2021, 54(17): 173002.

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