硫系薄膜的高非线性光学特性使其在基于非线性效应的光子器件中表现出巨大的应用前景。但是，硫系薄膜的低光学损伤阈值仍在一定程度上限制了其在以高能辐照为基本条件的非线性光子器件中的性能。为此，紧迫需要寻找具有在高能激光辐照的条件下具有超高损伤阈值的硫系薄膜。

       近日，我室陈飞飞研究团队对Ge-S二元体系的硫系薄膜进行了高能激光辐照激光稳定性研究。通过使用飞秒脉冲激光，我们将辐照薄膜的光强度从已有研究的毫瓦每平方厘米提高至兆瓦每平方厘米。研究结果表明，薄膜的Ge/S比例是影响玻璃光热稳定性的关键，体现在具体的薄膜网络结构为[GeS₄]四面体与[GeS₆]八面体的数量比。具有相同[GeS₄]与[GeS₆]数量比，组分为Ge₄₀S₆₀的薄膜表现出最佳的激光稳定性，有望成为一种需要高能辐照的非线性微纳光子器件的基质材料。本工作以“Effect of femtosecond laser irradiation on photostability of chalcogenide thinfilms within Ge-S binary system”为题发表在Optics & Laser Technology期刊上，硕士研究生毛广蕊为第一作者，陈飞飞副研究员为通信作者，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.109641

图1 不同组分的Ge-S的光学带隙与折射率随飞秒激光辐照时间的变化趋势

图2 不同Ge含量的Ge-S薄膜的光学带隙与折射率在飞秒激光辐照下的最大变化量