氧化釩連續(xù)激光相變模擬

近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部王胭脂研究員團(tuán)隊在二氧化釩連續(xù)激光相變研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Damage mechanism and protective performance of vanadium dioxide under continuous-Wave laser irradiation”為題發(fā)表于Applied Surface Science。

二氧化釩(VO?)廣泛應(yīng)用于智能材料、電子設(shè)備和能源技術(shù)等領(lǐng)域，是制造光學(xué)限幅器的適宜材料。其具有獨特的金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變(MIT)性質(zhì)，當(dāng)溫度達(dá)到約68°C時，VO?會發(fā)生從絕緣態(tài)到金屬態(tài)的相變。然而，關(guān)于其相變行為和在連續(xù)激光照射下的損傷機(jī)制的研究仍然有限。

研究人員通過光學(xué)色散計算模型獲得了決定VO?性能的溫度依賴光學(xué)常數(shù)，并研究了單層VO?光學(xué)限幅器在1064 nm連續(xù)激光照射下的相變行為和損傷機(jī)制。結(jié)果表明，較高的激光功率造成了VO?在損傷區(qū)域的部分氧化，生成了新的V?O?，導(dǎo)致?lián)p傷區(qū)相變前后的透過率高于未損傷區(qū)域的透過率。此外，研究人員結(jié)合材料色散模型計算結(jié)果，設(shè)計了一種基于VO?的Fabry–Pérot光學(xué)限幅器，該限幅器在工作狀態(tài)下表現(xiàn)出比單層VO?更高的光透過率和更低的反射率，在限幅狀態(tài)下則表現(xiàn)出更低的透過率。這些研究為進(jìn)一步優(yōu)化基于VO?的光學(xué)限幅器提供了參考，相關(guān)研究在非線性光學(xué)調(diào)控、微納集成、智能光學(xué)系統(tǒng)中有重要意義。

該工作得到了國家重點研發(fā)計劃等項目支持。

審核編輯 黃宇