二硫化钨在激光饱和吸收器上的应用

研究人员发现，由于量子禁锢效应，二硫化钨（WS2）可以通过控制化学成分和层数而转化为带隙为2.1 eV的直接半导体。此外，在近红外和中红外波段，WS2的饱和吸收特性优于石墨烯和碳纳米管。由于这些优良特性，它正越来越多地被应用于激光饱和吸收器（SAs）。

（图片来源：Liu et al./Optics Express）

与传统的激光器（如固体激光器、气体激光器和半导体激光器）相比，光纤激光器具有固有的优势，如光束质量好、环境稳定性高、光-光转换效率高、耐久性好、散热性能好等。光纤激光器已被广泛用于外科手术、非线性频率转换过程和光学红外振荡器泵浦源。

2015年，Wu等人制备了少量的单层WS2分散体，然后将WS2纳米片嵌入聚乙烯醇薄膜中作为SA用于光纤激光器。他们同时实现了光纤激光器的Q开关和模式锁定。研究人员主要使用WS2来获得高能量的Q开关光纤激光器，因为它在用作SA时具有高损伤阈值和大调制深度。

例如，用WS2 SA在1.5微米波段获得了一个脉冲能量为195 nJ的Q-开关脉冲。使用WS2 SA的最先进的光纤激光器通过Q-开关和模式锁定在1微米、1.5微米、2微米和2.865微米波段产生脉冲。特别是，Wei等提出在共掺杂光纤激光器中使用WS2作为SA，用于2.865微米波段的无源Q开关。他们获得了一个最大的输出功率和脉冲能量分别为48.4毫瓦和0.42微焦，这比以前报道的基于WS2的其他波长的脉冲要高得多。此前提到的大多数WS2薄膜是通过物理沉积形成的。

（图片来源：Liu et al./Optics Express）

Yang等使用CVD制备WS2薄膜作为模锁全光纤激光器的激光饱和吸收器材料，并通过实验表明，单层WS2是一种新型的SA，可用于实现微秒级的Q开关脉冲或纳秒级的模锁脉冲。到目前为止，WS2的饱和吸收特性已被广泛研究，并被应用于光纤激光器中。

文章来源：Ding J, Feng A, Li X等， 二硫化钨的性能、制备和应用 - 综述 [J]。应用物理学, 2021, 54(17): 173002.

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