Niet-lineaire optica is een belangrijke onderzoeksrichting met verschillende toepassingen in laserfabricage, fabricage van nanostructuren, sensorontwerp, opto-elektronica, biofotonica en kwantumoptica, enz. Niet-lineaire optische materialen zijn de fundamentele bouwstenen, die cruciaal zijn voor brede gebieden, variërend van wetenschappelijk onderzoek , industriële productie, tot militair. Na vele jaren van ontwikkeling is niet-lineaire optica de pijlers geworden voor verschillende grensverleggende onderzoeken en veelgebruikte optische systemen, waaronder laserfabricage, optische beeldvorming, informatieverwerking en communicatie, evenals lithografie op nanoschaal. Vooruitgang in dit onderwerp kan mogelijk een boost geven aan veel disciplines.

Nanotechnologieën hebben de weg vrijgemaakt om nieuwe materialen te ontwikkelen en de conventionele limieten voor niet-lineaire optica te doorbreken. Nanodeeltjes zijn een van de belangrijkste leden die op grote schaal worden bestudeerd, die een lange geschiedenis van duizenden jaren heeft. Nanodeeltjes vertonen een groot potentieel vanwege hun flexibiliteit om hun niet-lineaire optische eigenschappen te ontwikkelen en te verbeteren die superieur zijn aan hun bulk-tegenhangers. In het afgelopen decennium krijgen optische apparaten en componenten op basis van niet-lineaire optische nanodeeltjes steeds meer aandacht vanwege hun verbeterde prestaties en multifunctionele mogelijkheden. Velen van hen vertonen ook een goede biocompatibiliteit, wat de toepassingsmogelijkheden voor niet-lineaire optische apparaten vergroot.

Zo worden nanodeeltjes veel gebruikt voor niet-lineaire optische toepassingen. Voor de synthese van nanodeeltjes blijft het een uitdaging om niet-lineaire optische nanodeeltjes op grote schaal, hoge herhaalbaarheid en lage kosten te produceren. Om deze uitdaging aan te gaan, zijn verschillende synthesebenaderingen onderzocht. Chemische en laserablatiebenaderingen zijn twee primaire synthesemethoden. Chemische benaderingen zijn nuttig om nanodeeltjes op industriële schaal te produceren. Voor chemische benaderingen bestaan ​​er ook beperkingen, waaronder onzuiverheden en agglomeratie. Aan de andere kant is laserablatie een meer directe, milieuvriendelijke en universele methode voor de synthese van niet-lineaire optische nanodeeltjes. Er worden grote flexibiliteit en mogelijkheden geboden voor toepassingen op basis van niet-lineaire optische nanodeeltjes om te voldoen aan de eisen van verschillende apparaten.

De onderzoeksgroep van Prof. Hong Minghui van de National University of Singapore beoordeelt de laatste vorderingen op de niet-lineaire optica met betrekking tot de lichtamplitude/-intensiteit. De verzadigbare absorptie en optische begrenzing zijn twee niet-lineaire verschijnselen om de transmissieverandering van een materiaalsysteem te beschrijven. De verzadigbare absorptie is het proces waarbij de lichtabsorptie afneemt met de lichtintensiteit. Met andere woorden, een materiaal met de verzadigbare absorptie heeft de neiging om meer "transparant" te zijn bij sterkere invallend licht. Materialen met de verzadigbare absorptie worden veel gebruikt om krachtige lasers te fabriceren.

Aan de andere kant beschrijft de optische begrenzing het tegenovergestelde effect. Een optisch beperkend materiaal vermindert de transmissie van licht wanneer de lichtintensiteit toeneemt. Vandaar dat de optische begrenzing ook wordt aangeduid als de omgekeerde verzadigbare absorptie. Het is ook een kritisch effect bij toepassingen variërend van beschermende materialen, militaire wapens, optische schakelingen tot krachtige laserbronnen.

Ondanks hun belang, vereisen zowel de verzadigbare absorptie als de optische begrenzing normaal gesproken invallend licht met een hoge intensiteit. Daarom worden ze meestal waargenomen in apparaten die een gepulseerde laser met een hoog piekvermogen gebruiken. Deze toestand kan mogelijk leiden tot blijvende optische schade. Het is ook een kritiek knelpunt om praktische toepassingen voor het gecompliceerde ontwerp en de hoge kosten van lasers te beperken. Het onderzoek naar geschikte materialen met superieure niet-lineaire eigenschappen is een primaire onderzoeksrichting op dit gebied. De vooruitgang zal niet alleen de prestaties van de huidige optische niet-lineaire systemen enorm bevorderen, maar ook nieuwe mogelijkheden opleveren om functionele apparaten te ontwerpen om tegemoet te komen aan de toenemende behoeften aan kwantumoptica, geavanceerde sensoren, kunstmatige intelligentie, optische computers van de volgende generatie en vele andere grensverleggende onderwerpen.

Deze recensie, gepubliceerd in Opto-Electronic Science , vat de recente vorderingen in deze richting samen, die meer gericht zijn op de methodologieën met een reeks casestudies als de verlichting. Het behandelt ook uitgebreide onderwerpen om meer inzicht te geven in hun belangrijkste voordelen en prestaties. De uitdagingen en toekomstige onderzoekstrends zijn een ander aandachtspunt, met de nieuwste onderzoekswerkzaamheden om nieuwe kansen en mogelijkheden te introduceren. De ontwikkeling van de niet-lineaire optische nanodeeltjes gesynthetiseerd door laserablatie wordt samengevat, wat het vermogen aantoont voor verbeterde prestaties en meerdere functies. De synthese van nanodeeltjes door laserablatie blijkt een groene, efficiënte en universele fysieke benadering te zijn, veelzijdig voor snelle eenstapssynthese en potentiële massaproductie. + Verder verkennen

Elektrochemie komt fotonica ten goede:nanobuisjes kunnen laserpulsen sturen