L'optique non linéaire est une direction de recherche importante avec diverses applications dans la fabrication de lasers, la fabrication de nanostructures, la conception de capteurs, l'optoélectronique, la biophotonique et l'optique quantique, etc. Les matériaux optiques non linéaires sont les éléments de base fondamentaux, qui sont essentiels pour de vastes domaines allant de la recherche scientifique , production industrielle, militaire. Après de nombreuses années de développement, l'optique non linéaire est devenue les piliers de diverses recherches exploratoires et de systèmes optiques largement utilisés, notamment la fabrication laser, l'imagerie optique, le traitement de l'information et les communications, ainsi que la lithographie à l'échelle nanométrique. Les avancées dans ce domaine peuvent potentiellement booster de nombreuses disciplines.

Les nanotechnologies ont ouvert la voie à la conception de nouveaux matériaux et ont dépassé les limites conventionnelles de l'optique non linéaire. Les nanoparticules sont l'un des membres les plus importants qui sont largement étudiés, qui a une longue histoire de milliers d'années. Les nanoparticules présentent un grand potentiel en raison de leur flexibilité pour concevoir et améliorer leurs propriétés optiques non linéaires supérieures à leurs homologues en vrac. Au cours de la dernière décennie, les dispositifs et composants optiques basés sur des nanoparticules optiques non linéaires ont reçu de plus en plus d'attention en raison de leurs performances améliorées et de leurs capacités multifonctionnelles. Beaucoup d'entre eux présentent également une bonne biocompatibilité, ce qui étend le champ d'application des dispositifs optiques non linéaires.

Ainsi, les nanoparticules sont largement utilisées pour des applications optiques non linéaires. Pour la synthèse des nanoparticules, comment produire des nanoparticules optiques non linéaires à grande échelle, à haute répétabilité et à faible coût reste un défi. Pour relever ce défi, diverses approches de synthèse ont été étudiées. Les approches d'ablation chimique et laser sont deux méthodes de synthèse principales. Les approches chimiques sont utiles pour produire des nanoparticules à l'échelle industrielle. Pour les approches chimiques, il existe également des limitations, notamment les impuretés et l'agglomération. D'autre part, l'ablation au laser est une méthode plus directe, respectueuse de l'environnement et universelle pour la synthèse de nanoparticules optiques non linéaires. Une grande flexibilité et des possibilités sont offertes pour les applications basées sur des nanoparticules optiques non linéaires afin de répondre aux exigences de différents dispositifs.

Le groupe de recherche du professeur Hong Minghui de l'Université nationale de Singapour passe en revue les derniers progrès de l'optique non linéaire liés à l'amplitude/intensité de la lumière. L'absorption saturable et la limitation optique sont deux phénomènes non linéaires pour décrire le changement de transmission d'un système matériel. L'absorption saturable est le processus lorsque l'absorption lumineuse diminue avec l'intensité lumineuse. En d'autres termes, un matériau avec l'absorption saturable a tendance à être plus "transparent" sous une irradiation lumineuse incidente plus forte. Les matériaux à absorption saturable sont largement utilisés pour fabriquer des lasers de haute puissance.

D'autre part, la limitation optique décrit l'effet inverse. Un matériau de limitation optique réduit la transmission de la lumière lorsque l'intensité lumineuse augmente. Par conséquent, la limitation optique est également désignée comme l'absorption saturable inverse. C'est également un effet critique avec des applications allant des matériaux de protection, des armes militaires, de la commutation optique aux sources laser à haute puissance.

Malgré leur importance, l'absorption saturable et la limitation optique nécessitent normalement une lumière incidente de forte intensité. Par conséquent, ils sont principalement observés dans les appareils utilisant un laser pulsé à haute puissance de crête. Cette condition peut entraîner des dommages optiques permanents. C'est également un goulot d'étranglement critique pour limiter les applications pratiques pour la conception compliquée et le coût des lasers haute puissance. L'étude de matériaux appropriés avec des propriétés non linéaires supérieures est une direction de recherche primaire dans ce domaine. Les progrès ne doivent pas seulement promouvoir considérablement les performances des systèmes optiques non linéaires actuels, mais également créer de nouvelles opportunités de conception de dispositifs fonctionnels pour répondre aux besoins croissants en optique quantique, capteurs avancés, intelligence artificielle, ordinateurs optiques de nouvelle génération et bien d'autres frontières. sujets.

Cette revue, publiée dans Opto-Electronic Science , résume les progrès récents dans cette direction, qui se concentre davantage sur les méthodologies avec une série d'études de cas comme l'illumination. Il couvre également des sujets étendus pour fournir des vues supplémentaires sur leurs principaux avantages et réalisations. Les défis et les tendances futures de la recherche sont un autre objectif, avec les derniers travaux de recherche pour introduire de nouvelles opportunités et de nouveaux potentiels. Le développement des nanoparticules optiques non linéaires synthétisées par ablation laser est résumé, ce qui démontre sa capacité à améliorer les performances et les fonctions multiples. La synthèse de nanoparticules par ablation laser s'avère être une approche physique verte, efficace et universelle, polyvalente pour une synthèse rapide en une étape et une production de masse potentielle. + Explorer plus loin

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