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引言
在光通信和光子器件領(lǐng)域，如何實現(xiàn)高效的非線性光學響應和快速光開關(guān)一直是科研與工業(yè)界關(guān)注的焦點。近期，華中科技大學韓俊波課題組采用Z掃描和光克爾技術(shù)，系統(tǒng)表征了玻璃基底隨機分布金納米棒陣列(R-GNRA)的三階非線性光學特性與熱電子弛豫時間(τ)，其展現(xiàn)出的巨大三階非線性光學效應和超長熱電子弛豫時間，這種非線性增強與弛豫延緩效應源于納米棒二聚體間隙誘導的局域場增強，該突破性發(fā)現(xiàn)為等離子體納米結(jié)構(gòu)在光子器件和光催化領(lǐng)域的應用開辟了新途徑。
研究亮點
1.金納米棒陣列的獨特性能2.超長熱電子弛豫時間
· 通過光學克爾效應（OKE）技術(shù)測得R-GNRA的熱電子弛豫時間長達 13.9 ps，是單個金納米結(jié)構(gòu)的4倍以上。3.理論與實驗驗證
· 通過有限時域差分（FDTD）模擬，證實金納米棒之間的間隙效應是增強局部電場和延長弛豫時間的關(guān)鍵。研究內(nèi)容分析
圖1
(a) 玻璃基底上隨機分布的金納米棒陣列（R-GNRA）的SEM圖像（標尺：2 μm）。
(b) 高倍SEM圖像（標尺：200 nm），可見納米棒二聚體（紅框）和三聚體。
(c) R-GNRA的吸光度和透射光譜，780 nm峰源自納米棒耦合。
(d) 水溶液中分散金納米棒的吸收光譜。
圖2
(a) R-GNRA的Imχ?³?波長依賴性，插圖為740 nm（谷型）和880 nm（峰型）非線性吸收曲線。
(b) Reχ?³?波長依賴性，插圖為峰-谷型（正非線性折射）和谷-峰型（負非線性折射）曲線。
(c) χ?³?絕對值在SPR波長附近的變化。
(d) 不同波長下χ?³?的功率依賴性（10 μW-3 mW）。
圖3
(a) R-GNRA在740/780/800 nm的OKE衰減曲線，780 nm處弛豫時間*長。
(b) 不同金納米結(jié)構(gòu)弛豫時間對比，R-GNRA顯著優(yōu)于納米棒（GNRs）、三角棱柱（GTP）等。
圖4
(a) 端對端排列納米棒二聚體的電場增強因子（f???）隨間隙變化，插圖為1 nm間隙的電場分布。
(b) 側(cè)向排列二聚體的f???與偏振方向關(guān)系。
結(jié)論
該論文對玻璃基底上隨機分布金納米棒陣列（R-GNRA）的三階非線性光學特性和光學克爾響應時間（τ）進行了研究。研究顯示：在0.1 GW/cm²的激發(fā)功率下，等離子體間隙效應使三階非線性極化率χ(3)達到3.9×10?? esu；而在0.3 mW/cm²的低功率激發(fā)下，χ(3)更可高達6.4×10?? esu。此外，測得熱電子衰減相關(guān)的光學克爾響應時間為13.9±0.4 ps，比其他金納米結(jié)構(gòu)慢4倍。這些重要發(fā)現(xiàn)為等離子體結(jié)構(gòu)在光子器件和光催化設(shè)備中的應用開辟了更廣闊的前景。
應用前景
R-GNRA的非線性光學特性為以下領(lǐng)域帶來革命性突破：
卓立漢光*新推出了MAPS-Zscan系列測量三階光學非線性的Z掃描系統(tǒng)，系統(tǒng)集成度高，占地面積小，軟件采取全電動化設(shè)計，一鍵全自動測量。另外可以根據(jù)您的需求定制對應的OKE系統(tǒng)，歡迎垂詢。
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