近期，中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室在寬帶隙氧化物薄膜非線性吸收係數量測研究方面取得進展。研究團隊通過抑制薄膜基底的非線性響應，提高量測信噪比，獲得了HfO2、Al2O3和SiO2等常用薄膜資料的非線性吸收係數。相關成果發表在Optical Materials Express（《光學材料快訊》）上。
HfO2、Al2O3和SiO2等薄膜資料是高功率雷射系統中的常用資料，由於其光學帶隙很寬，在現今運行的超强超短鐳射中可以忽略其非線性光學響應。隨著國內100 PW雷射裝置的建設，以及峰值功率向EW量級發展，薄膜資料極其微弱的非線性光學響應也將影響雷射輸出效能。準確量測薄膜資料的非線性光學常數，是有針對性設計超高峰值功率光學薄膜元件的基礎。
研究團隊提出了一種高靈敏度測試此類薄膜非線性吸收的方法。通過分析基底資料類型和厚度對薄膜測試的影響，優化選擇了超薄-超低非線性響應資料作為薄膜沉積的基底，提高了量測信噪比，測得了HfO2、Al2O3和SiO2薄膜在343 nm及515 nm雷射輻照下的雙光子和三光子吸收係數，這對超高峰值功率雷射薄膜的設計和製備具有實際指導價值。
該研究獲得了國家重點研發計畫、國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項和中科院特別研究助理項目的支持。（薄膜光學實驗室供稿）
原文連結
圖1（a）基底基本無非線性響應，無需考慮其影響；（b）基底有非線性響應，可通過1+（Tf+s-Ts）選取出薄膜非線性吸收訊號。
圖2 Al2O3薄膜在不同波長輻照時的歸一化透過率及其擬合曲線（a）λ=343 nm；（b）λ=515 nm.
錶1 HfO2、Al2O3和SiO2薄膜及其體資料的雙光子及三光子吸收係數測試結果