超强激光科学卓越创新简报

(第五百九十四期)

2025年1月9日

上海光机所在二氧化钒连续激光相变研究方面取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部王胭脂研究员团队在二氧化钒连续激光相变研究方面取得进展，相关成果以“Damage mechanism and protective performance of vanadium dioxide under continuous-Wave laser irradiation”为题发表于Applied Surface Science。

二氧化钒（VO₂）广泛应用于智能材料、电子设备和能源技术等领域，是制造光学限幅器的适宜材料。其具有独特的金属-绝缘体转变（MIT）性质，当温度达到约68°C时，VO₂会发生从绝缘态到金属态的相变。然而，关于其相变行为和在连续激光照射下的损伤机制的研究仍然有限。

研究人员通过光学色散计算模型获得了决定VO₂性能的温度依赖光学常数，并研究了单层VO₂光学限幅器在1064 nm连续激光照射下的相变行为和损伤机制。结果表明，较高的激光功率造成了VO₂在损伤区域的部分氧化，生成了新的V₂O₅，导致损伤区相变前后的透过率高于未损伤区域的透过率。此外，研究人员结合材料色散模型计算结果，设计了一种基于VO₂的Fabry–Pérot光学限幅器，该限幅器在工作状态下表现出比单层VO₂更高的光透过率和更低的反射率，在限幅状态下则表现出更低的透过率。这些研究为进一步优化基于VO₂的光学限幅器提供了参考，相关研究在非线性光学调控、微纳集成、智能光学系统中有重要意义。

该工作得到了国家重点研发计划等项目支持。

原文链接

氧化钒连续激光相变模拟