金属卤化物钙钛矿（MHP）由于具有自旋耦合效应、高缺陷容许度和直接p-p轨道电子跃迁等独特的光电特性，使其成为目前光电材料领域研究的焦点。最新的研究结果表明，MHP除了表现出优异的线性光学特性以外，还具有极佳的非线性光学特性，使其在诸如全光开光、太赫兹谐波、生物成像和上转换激光等领域中存在广泛的应用前景。但到目前为止，对于MHP材料非线性光学特性的研究尚处于起步阶段。

       近日，本课题组对MHP纳米晶复合硫系玻璃（以下简称MHP-CHG）的三阶非线性光学特性及其色散进行了研究。我们选取MHP-CHG的摩尔组分为79.2GeS₂-15.8Sb₂S₃-5CsPbBr_x/I_3-x，x=1、2、3，对应样品的编号为Br1、Br2、Br3。利用波长可调谐的飞秒激光器表征了各个MHP-CHG样品在700至920nm波长下的三阶光学非线性特性。闭孔和开孔Z扫描的测试结果表明，各个样品的非线性折射率（n₂）以及双光子吸收系数（β_2PA）均随着激光波长增大而减小（如图1-Ⅰ），且MHP-CHG样品的n₂和β_2PA值均较未掺杂MHP的基质硫系玻璃有了不同程度的提升（如图1-Ⅱ），这主要与MHP纳米晶体与硫系玻璃之间存在较大的介电差异所引起的介电限制效应有关。

图1. 700至920nm波长下各个MHP-ChG样品的闭孔及开孔Z扫描曲线（I）；700nm波长下各个MHP-ChG样品与基质玻璃（Host ChG）的闭孔及开孔Z扫描曲线（II）。

       为分析MHP-CHG的n₂和β_2PA的色散特性，引入归一化光子能量（E_p/E_g）。观察发现（如图2），随着E_p/E_g的增大，Br1、Br2、Br3的n₂与β_2PA呈现大致相同的趋势但二者存在微妙的差别。进一步的分析发现在MHP-ChG材料中, 其导带存在类似于重金属离子的自旋轨道耦合产生的能级分裂（HLES），使其双光子吸收产生了谐振增强，因此可以认为MHP-ChG材料具备极佳的双光子吸收特性，非常适宜应用在光限幅等基于非线性吸收的光子学应用中。

图2. 各个MHP-ChG样品n₂（a）和β_2PA（b）值与归一化光子能量之间的关系

       相关成果以“Third-order optical nonlinearity of CsPb(Br/I)₃ metal halide perovskites nano-crystals embedded chalcogenide glass”为题，近日在线发表在著名国际期刊《Optics Express》上。宁波大学高等技术研究院2020级研究生李子良为文章的第一作者，陈飞飞副研究员为通讯作者。论文的其他作者还包括林常规研究员、戴世勋研究员、徐铁峰教授和2020级研究生毛广蕊。本工作得到国家自然科学基金和宁波大学王宽诚基金的资助。

       论文链接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-16-28647&id=480287