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石墨烯在激光领域新用途:快速饱和吸收体

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石墨烯总是会给人带来惊喜,并展现出更惊人的性能,如极限拉伸强度或空前的导电性等。现在或许会给超快激光系统带来莫大的帮助。

石墨烯在激光领域新用途:快速饱和吸收体

低激光能量密度下的非常规吸收行为

在最初实验中,石墨烯是通过剥离更薄的石墨层制成的。石墨是黑色的,因此石墨烯也是黑色的。用科学语言来表达就是:它在可见光和红外光谱等较宽的带宽上显示出强烈的光吸收特性。

来自德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心(HZDR)的一群科学家们仔细地研究了石墨烯的IR吸收特性。通过与来自柏林、哥德堡和亚特兰大研究小组进行的共同研究,他们发现了石墨烯全新的吸收特性。

到目前为止,我们知道石墨烯能在一定的激光能量密度下褪色。可以与其他材料一起使用,在超快激光系统中形成被动吸收体的可逆效应。这种过程能在激光腔中实现强大的超短脉冲。因此,它对于产生亚皮秒激光脉冲具有极大的价值。

研究人员发现,当波长为30至40飞秒的强烈红外脉冲照射到石墨烯上时,出现了两种褪色现象:第一种为每平方厘米7微焦耳,另一种为每平方厘米10微焦耳。第一个结果低得惊人,并且和新的理论预测一致。他们假设该效应是基于涉及电子的多粒子散射。这种情况是史无前例的,并且与第二种褪色现象的模式不同。

在低能量密度下的褪色取决于电子移动率,因此速度非常快。这能支持高循环率,也正是高平均功率飞秒激光系统所需的。鉴于石墨烯的广泛吸收光谱特性,它可用于几乎整个可见光谱和IR光谱。

HZDR专家Jacob Konig-Otto表示:“石墨烯是一种非常有前途的吸收材料,其性能非常稳定,非常适合广泛的波长。我们的研究结果有助于了解其基本过程,并有助于构建更好的吸收体。”(文/Oscar译)


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