上海光机所在单层WSe2光学双稳态研究方面取得进展

图1 光学双稳态实现方案

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部王俊研究员团队，在单层WSe2光学双稳态研究方面取得进展，相关成果以“Optical bistability via quantum interference from monolayer WSe2”为题发表于Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials。

过渡金属硫化物具有新颖的量子干涉效应，这些效应可以通过光场进行调控，为集成全光信号处理器提供了新方案。然而，由于过渡金属硫化物中高能暗态激子的跃迁偶极矩和相应的能级位置较为复杂，其与激光相互作用的机制及相关的激光物理特性尚未得到充分研究。

图2 不同入射波长下的光学双稳态曲线

研究团队首次使用密度矩阵理论研究了三能级阶梯型WSe2系统的光学双稳态特性。研究结果表明，在特定的失谐条件、弛豫率和合作参数下，可以在单层WSe2中实现光学双稳态。当入射光波长从724 nm增加到736 nm时，系统的双稳态阈值和迟滞回线宽度增加。当波长为722 nm时，迟滞回线宽度最小。同时，研究团队计算了光学双稳态阈值和响应时间，约为107 – 108 W/cm2和40 ns，相较于基于热光效应的光学双稳态，具有较快的响应时间，为开发高速低功耗的光学双稳态器件及片上光开关提供了指导。

该工作得到了国家重点研发计划等项目的支持。

审核编辑 黄宇