Broadband black phosphorus optical modulator in visible to mid-infrared spectral range
黑磷（BP）是一种二维（2D）材料，具有直接带隙，其填补了石墨烯拓扑绝缘体和过渡金属二硫属化物留下的带隙空隙，因为其依赖于层和施加的应变。理论上，直接和可调的带隙表明在光电子学中的宽带应用具有从可见光到中红外的光谱范围内的高效率。实验上制作了BP宽带光调制器，并将其用作体激光器的可饱和吸收体，实现了639nm（红光）、1.06um（近红外）和2.1um（中红外）的被动调制激光输出。所得结果为稀有宽带光调制器提供了一种有希望的选择，拓宽了BP在光子学中的应用范围。
2015-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multilayer black phosphorus as broadband saturable absorber for pulsed lasers from 1 to 2.7 μm wavelength
寻找覆盖近红外到中红外波段的宇宙可饱和吸收体引起了广泛的兴趣。多层黑磷，具有可变的直接带隙（0.3-2 eV）取决于层数，成为一个很好的选择作为宇宙可饱和吸收体的脉冲激光。在这篇论文中，我们首次从实验上证明了多层黑磷在1 μm到2.7 μm波长范围内的宽带可饱和吸收。以所制备的黑磷纳米片作为可饱和吸收体，分别实现了1.03 μm、1.93 μm、2.72 μm波长的体激光器的稳定调Q运转。与大带隙半导体过渡金属二硫属化物（例如MoS 2、MoSe 2）相比，多层黑磷由于其窄的直接带隙而在长波长范围显示出特别的优势。这项工作将打开黑磷在中红外光谱区的光电应用前景，并进一步证明BP可能填补零带隙石墨烯和大带隙TMD之间的空白。
2015-08-19 physics.optics
Tunable anisotropic absorption in monolayer black phosphorus using critical coupling
提出了一种基于单层黑磷（BP）的超材料结构，用于中红外可调谐各向异性吸收。该结构基于导频共振的临界耦合机制，实现了对TM偏振的99.65 $\%$的高吸收效率，而由于BP的本征各向异性，在相同波长下对TE偏振的吸收效率仅为2.61 $\%$。通过改变临界耦合条件，包括BP的电子掺杂、几何参数和光的入射角，可以灵活地控制其吸收特性。研究结果表明，利用BP设计具有光谱调谐性和偏振选择性的高性能光电子器件是可行的。
2019-11-25 physics.app-ph physics.optics
Black phosphorus as a new broadband saturable absorber for infrared passively Q-switched fiber lasers
黑磷（BP）具有诱人的电学和光学性质，是光电子学领域的研究热点。在掺铒光纤激光器（EDFL）和掺铥/掺钬光纤激光器（THDFL）中分别插入体结构BP基可饱和吸收体（SA），获得了1550 nm和2 μ m波长的调Q脉冲。通过将粉末BP材料沉积到侧面抛光的单模光纤的平坦侧面上来制备BP-SA。在EDFL上获得了宽度为9.35 ~ 31 μ s的1550 nm调Q脉冲。对于THDFL，通过调节泵浦功率，可以在1832 ~ 1935 nm范围内获得超过100 nm的输出。据我们所知，这些结果表明，宽带的可饱和吸收性能的BP和第一次验证，BP作为一种新的二维材料的可饱和吸收器件的应用。
2015-04-28 physics.optics
Waveguide-integrated black phosphorus photodetector with high responsivity and low dark current
层状二维材料具有新颖的光电特性，非常适合于集成在平面光子电路中。例如，石墨烯已被用于宽带光电探测。然而，由于石墨烯缺乏带隙，石墨烯光电探测器遭受非常高的暗电流。相比之下，层状黑磷是2D材料家族的最新成员，由于其狭窄但有限的带隙，非常适合光电探测器应用。在这里，我们展示了一个门控多层黑磷光电探测器集成在硅光子波导工作在近红外电信波段。与石墨烯器件相比，黑磷光电探测器具有显著的优势，可以在偏压下以非常低的暗电流工作，并在室温下在11.5nm和100 nm厚的器件中分别获得高达135 mA/W和657 mA/W的固有响应度。光电流主要由光伏效应控制，具有超过3 GHz的高响应带宽。
2014-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tailoring Quasi-Bound States in the Continuum for Infrared Photodetection in Black Phosphorus
Southeast University（东南大学）；Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所）；National Research Center for Optical Sensing/Communications Integrated Networking, Southeast University（东南大学光传感/通信集成网络国家研究中心）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文通过在黑磷中集成介电超材料实现准束缚态，在增强光-物质相互作用的同时提升红外光电探测性能，克服了黑磷在各向异性二维光电探测中的光学吸收瓶颈。
2026-03-29 physics.optics
Layer-dependent exciton polarizability and the brightening of dark excitons in few-layer black phosphorus
本文通过频率分辨光电流测量确定了3至11层黑磷的层数依赖激子极化率，揭示了载流子屏蔽效应及电场下暗激子的亮化现象，为少层黑磷光电子应用奠定基础。
2023-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anisotropic Acoustic Plasmons in Black Phosphorus
最近，已经证明石墨烯/电介质/金属配置可以支持声学等离子体激元，其表现出比常规石墨烯等离子体激元高一个数量级的极端等离子体激元约束。在这里，我们调查声等离子体支持在一个单层和多层的黑磷（BP）放置在几个纳米以上的导电板。在存在导电板的情况下，扶手椅方向的声学等离子体激元色散被发现在中红外和远红外区域表现出特征线性标度，而在长波长极限和近红外区域则大大偏离。对于Z字形方向，由于相对较紧的等离子体激元约束，这种缩放行为不明显。此外，我们展示了一种新的设计的声学等离子体共振器，表现出更高的等离子体限制和共振效率比BP带状谐振器在中红外和更长的波长制度。理论框架和新的谐振器设计研究提供了一个实用的路线，对BP中的声学等离子体激元的实验验证，并开辟了可能性，开发新的等离子体激元和光电子器件，可以利用其强大的面内各向异性和厚度依赖的带隙。
2017-12-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microfiber-based few-layer black phosphorus saturable absorber for ultra-fast fiber laser
少层黑磷（BP）由于其与石墨烯相似的结构和厚度依赖的直接带隙，成为最具吸引力的石墨烯类似物，现已引发了基于光子学和光电子学的二维（2D）材料研究的新浪潮。然而，激光诱导光学损伤的不稳定性是少层BP实际应用的主要障碍。在这里，我们证明，通过液体剥离方法制造的少层BP，可以通过沉积具有微纤维的少层BP而发展为一种新的和实用的可饱和吸收体（SA）。通过在电信波段的开孔z扫描测量验证了少层BP的可饱和吸收特性，并且发现基于微纤维的BP器件显示出约4.5 mW的可饱和平均功率和10.9%的调制深度，这通过平衡双检测测量进一步证实。进一步将该器件集成到掺铒光纤激光器中，得到了中心波长在1532 ~ 1570 nm范围内可调、脉宽为940 fs的锁模脉冲。由于这种基于微纤维的少层BP SA器件，通过“横向相互作用方案”防止BP氧化可能部分减轻BP的光学损伤问题。我们的研究结果不仅表明黑磷可能是另一种有前途的超快光子学SA材料，而且还提供了一个实用的解决方案，以解决黑磷的光学损伤问题，通过组装波导结构，如微光纤。
2015-05-13 physics.optics
Stacked polarimeters with twisted black phosphorus
针对光通信网络中光偏振特性的实时在线分析问题，提出了一种基于二维材料光电探测单元的纳米厚度光纤集成偏振计。我们展示了一个自功率校准，超快，明确的检测线（LP）和圆偏振光（CP）根据对称性破缺诱导的线性光电效应（LPGE）和圆光电效应（CPGE）的黑磷（BP）的单位，这是扭曲堆叠，以取代传统的机械旋转的偏振器。作为示范，我们实现了阿达玛单像素偏振成像的偏振计识别偏振分布，显示出潜在的高速偏振分复用成像和实时偏振内窥镜。这项工作为下一代超紧凑光学和光电系统提供了一种新的策略，并为开发具有多功能像素的高分辨率阵列器件提供了一种方法。
2021-10-27 physics.app-ph physics.optics
Nanoscopy Reveals Metallic Black Phosphorus
层状和二维（2D）材料，如石墨烯，氮化硼，过渡金属二硫属化物（TMDC）和黑磷（BP）具有有趣的基本物理性质，并在电子学和光学领域有许多重要的应用前景。其中，BP是一种新型的2D材料，理论上预测其在高度掺杂时获得低于约0.4 eV的频率的等离子体行为。由于BP的各向异性结构，其电子性质是独特的，这可能强烈影响集体电子激发。BP作为纳米电子学和纳米光学材料的优势在于，与金属相比，它的自由载流子密度可以通过静电门控动态控制，这已经通过其在场效应晶体管中的使用得到了证明。尽管所有的兴趣，BP吸引，近场和等离子体特性的BP尚未进行实验研究。在这里，我们报告的第一个观察到的纳米近场性质的BP。我们已经发现了近场模式的外部明亮的条纹和高表面极化率的纳米膜BP符合其表面金属，等离子体激元行为在中红外（中红外）频率。这种行为是高度频散的，在频率ω = 1070 cm-1以上消失，这使我们能够估计等离子体频率和载流子密度。我们还在其他2D半导体（如TMDC）中观察到类似的行为，但在2D绝缘体（如氮化硼）中没有观察到类似的行为。这种新现象归因于半导体纳米膜的表面充电。这一发现为纳米等离子体和光电子学的研究和潜在应用开辟了新的领域。
2015-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Anisotropic Charge Carrier and Coherent Acoustic Phonon Dynamics of Black Phosphorus Studied by Transient Absorption Microscopy
黑磷（BP）具有波纹状六方晶格结构，具有独特的各向异性物理性质，为器件设计提供了额外的自由度。许多体相互作用，包括与声子的相互作用，对器件中的热耗散和载流子迁移率至关重要。然而，相干声学声子的丰富性质，包括各向异性，传播和产生没有得到充分的询问。本文利用偏振分辨瞬态吸收显微术研究了BP薄片中光激发载流子和相干声学声子的动力学行为。记录了偏振分辨瞬态吸收图像和迹线，显示了各向异性和厚度依赖的载流子衰减动力学。相干声学声子振荡的阻尼被发现是各向异性的，这归因于偏振依赖的探测脉冲的吸收长度。通过对相干声学声子振荡的初始振幅和相位的分析，我们提出了直接形变势机制主导了实验中相干声学声子的产生。此外，我们还分别由振荡频率和声学回波得到了相干声学声子的声速，两者吻合较好。这些发现为深入了解BP的声学声子性质提供了重要的线索，并有望在偏振敏感光学和光电子器件中得到重要应用。
2019-07-21 physics.chem-ph physics.optics
Analog readout for optical reservoir computers
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；Ghent University（根特大学）
储备池计算是一种新的、功能强大且灵活的机器学习技术，易于在硬件中实现。最近，通过使用时分复用架构，硬件水库计算机已经达到了与数字实现相当的性能。使用光电系统已经达到了允许实时的信息操作的操作速度。目前，主要的性能瓶颈是读出层，它使用缓慢的数字后处理。我们设计了一种适用于时间多路复用光电油藏计算机的模拟读出器，能够实时的工作。读出器已建立和测试实验上的标准基准任务。其性能优于非水库方法，有足够的空间进一步改进。本工作从而克服了一个主要的限制，为未来发展的硬件水库计算机。
2012-09-14 cs.ET cs.LG cs.NE
Active modulation of electromagnetically induced transparency analogue in terahertz hybrid metal-graphene metamaterials
电磁感应透明（EIT）的超材料类似物已被深入研究和广泛应用于慢光和增强非线性效应。特别是EIT模拟物的主动调制和超材料中群延迟的良好控制在光通信网络中显示出了巨大的前景。以前的研究集中在光控制的EIT类似物集成到单位电池的光活性材料，然而，响应时间是有限的激发载流子在这些散装材料的恢复时间。石墨烯最近成为一种特殊的光电材料。它显示出皮秒量级的超快弛豫时间，并且其电导率可以通过操纵费米能量来调节。在这里，我们将单层石墨烯集成到基于金属的太赫兹（THz）超材料中，并在可访问的费米能量下实现EIT类似物的共振强度的完全调制。其物理机制在于通过导电石墨烯的复合效应来主动调谐暗模式谐振器的阻尼率。请注意，在我们的工作中，单层形态比孤立的方式更容易制造和操作。这项工作提出了一种新的调制策略的EIT模拟的混合超材料，并铺平了道路，设计非常紧凑的慢光器件，以满足未来的超快光信号处理的需求。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
