NiCo$_2$O$_4$ 纳米花中三阶光学非线性的揭示与调控

本文中，我们证明 NiCo$_2$O$_4$（NCO）是一种高效新型非线性光学材料，在光限制器件中具有直接的应用潜力。我们分别通过开孔与闭孔配置的 Z-扫描技术并行获取非线性吸收系数（$\beta$）与非线性折射率（$n_2$）。为理解 NCO 中三阶光学非线性的机理，我们在两个非共振波长下，以差异显著的激光脉冲时长（7 ns 与 120 fs）激发样品。对于 ns 激发，非线性由激发态吸收（ESA）与自由载流子吸收介导，产生较大的 $\beta_{ESA}$ 与正的 $n_2$。另一方面，当使用 fs 激光激发时，发生双光子吸收（TPA），束缚载流子诱导出强的负 $n_2$。NCO 中获得的 $\beta$ 与 $n_2$ 数值在知名传统过渡金属氧化物族中偏高，因此在光学及其他光子学应用中颇具前景。