Ultrafast All-optical control of Multiple Light Degrees of Freedom through Mode-mixing in a Graphene Nanoribbon Metamaterial
本文提出一种石墨烯纳米带双层超材料，通过独立调控实现宽带超快模式混叠，从而选择性地控制光的振幅、相位、偏振、自旋角动量和手性等多个自由度。
2025-07-09 physics.optics
Effects of carbon nanotubes and graphene oxide absorbers on the noise of mode-locked fiber lasers
相位噪声对超快脉冲在通信、超快诊断、材料科学、生物学等领域的应用具有重要意义。本文研究了两种碳纳米材料，单壁碳纳米管和氧化石墨烯，用于超快光子学中的噪声抑制。墙纸SA的各种性质，如饱和强度，光吸收和纯度，被发现是决定超快脉冲的相位噪声的关键因素。通过优化碳材料自组装结构的上述参数，实现了飞秒光纤激光器的低噪声输出。实验表明，在10kHz处，相位噪声的抑制率可达10dB以上。据我们所知，这是第一次，不同的碳材料为基础的SA和锁模激光器的相位噪声之间的关系进行了研究。这为在被动锁模光纤激光器中获得高质量的超短脉冲奠定了基础。
2014-07-02 physics.optics
Graphene and thin graphite films for ultrafast optical Kerr gating at 1 GHz repetition rate under focused illumination
University of Siegen（锡根大学）；Istituto Nazionale di Ottica (INO), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（意大利国家光学研究所，意大利国家研究委员会）
利用石墨烯和薄层石墨膜的非线性特性，在1 GHz重复率下实现亚纳焦耳脉冲和141飞秒时间分辨率的超快光学克尔门控
2025-11-21 physics.optics
Vector rectangular-shape laser based on reduced graphene oxide interacting with long fiber taper
提出了一种基于长光纤锥沉积还原氧化石墨烯的矢量双波长矩形激光器（RSL），该激光器具有较大的倏逝场相互作用长度和较强的场约束，光纤锥直径为8 mm，束腰直径为4 μ m，非线性增强。石墨烯薄片均匀地沉积在具有轻压力效应的锥形腰部上，因此这种结构保证了优异的可饱和吸收和高非线性。重复频率为7.9 MHz的RSL在两个正交的偏振方向上具有快速的偏振开关，并研究了其时间和频谱特性。结果表明，长锥基石墨烯结构是非线性器件的有效选择。
2014-04-13 physics.optics
Wavelength Spacing Tunable, Multiwavelength Q-Switched Mode-Locked Laser Based on Graphene-Oxide-Deposited Tapered Fiber
提出了一种基于氧化石墨烯的掺铒光纤腔调Q锁模（QML）光纤激光器，通过选择锥形光纤的直径、长度、氧化石墨烯厚度和腔色散，实现了波长间隔可调的多波长QML光纤激光器。研究了不同泵浦强度下的时间和光谱演化。结果表明，多波长激光器的可调谐性可以用QML激光器的束缚态来解释，这些束缚态是色散、非线性效应、插入损耗和泵浦功率相互作用的结果。据我们所知，这是第一次在实验上观察到QML的束缚态，这为制备可调谐多波长激光器提供了一种新的机制。
2014-01-07 physics.optics
Cross-phase modulation instability in mode-locked laser based on reduced graphene oxide
在具有净法向色散的长锥锁模光纤环形腔中，实验观察到交叉相位调制不稳定性。该锥形沉积有还原的氧化石墨烯，其可以由于8 mm的倏逝场相互作用长度和强模式限制实现的增强的非线性而降低XPMI的阈值。实验结果表明，两个偏振方向上的相位匹配条件不同，产生了强度不同的边带。在不同泵浦强度下，即使激光器的偏振态变化很大，也能满足相位匹配条件。
2014-09-29 physics.optics
Effects of ultrafast free-carrier dynamics on frequency comb generation in graphene-based microresonators
通过利用石墨烯的超快光学特性来操纵腔孤子的动力学、精确控制频率梳谱和微谐振器的非线性响应，可以对片上光子器件的技术进步产生巨大影响。在这里，我们报告说，一个有效的自频率蓝移频率梳在光学和近红外波长可以实现由于在一个现实的石墨烯覆盖的氮化硅微谐振器中的石墨烯的近瞬时的自由载流子动力学。我们进行了稳定性分析，找到稳定的腔孤子激发的区域，这表明石墨烯的非线性有助于提高器件的性能。
2022-01-04 nlin.PS physics.optics
Ultrafast laser pulse characterization by THG d-scan using optically enhanced graphene coatings
为了提高石墨烯的非线性光学响应和抗激光损伤能力，我们利用甲酸光辅助转移氢化反应成功地对5层TCVD生长的石墨烯进行了功能化。使用功能化的石墨烯样品，我们能够使用THG色散扫描完全表征亚10 fs超短激光脉冲，结果与原始石墨烯样品获得的结果非常一致。
2022-06-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Experimental observation of polarization-dependent ultrafast carrier dynamics in multi-layer graphene
利用倾斜光束（相对于石墨烯平面）研究了多层CVD生长石墨烯中超快载流子动力学的偏振特性。石墨烯超快载流子动力学测量在很大程度上取决于两种极化（即，线偏振方向）和探测光束的波矢量。当用全内反射光束探测皮秒动力学时，通过改变探测光的偏振态，可以使皮秒动力学的微分反射率ΔR=R信号从正到负连续变化。0延迟时间附近的偏振相关ΔR=R信号为正。如果探测光束为非全内反射光束，则可以通过改变探测光的偏振态使其变为负值。然而，对于微分透射率ΔT=T，没有观察到符号反转。这些极其出乎意料的结果表明石墨烯载体动力学的各向异性。因此，超快载流子动力学应进一步研究考虑到石墨烯的各向异性结构（内和外的石墨烯平面）。
2013-02-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast and energy-efficient all-optical switching with graphene-loaded deep-subwavelength plasmonic waveguides
全光开关因其可以克服电开关的速度限制而受到人们的关注。然而，由于现有材料中固有的小光学非线性，超快、节能的全光开关的实现一直具有挑战性。作为解决方案，我们提出了石墨烯负载的深亚波长等离子体波导（30 nm x 20 nm）。由于极端的光限制，我们显著增强了石墨烯的光学非线性吸收，并实现了超快全光开关，开关能量为35 fJ，开关时间为260 fs。开关能量比以前的石墨烯基器件小四个数量级，是有史以来报道的任何全光开关在几皮秒或更少的值。该器件可以有效地连接到传统的Si波导和Si光子集成电路。我们相信，这种基于石墨烯的器件将为片上超快和节能的光子处理铺平道路。
2019-07-03 physics.app-ph physics.optics
Extreme Ultrafast Dynamics of the Refractive Index in Transparent Conductive Oxides: Theory and Experiment
Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Max Born Institute（马克斯·博恩研究所）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Purdue University（普渡大学）
本文针对透明导电氧化物（TCO）中光诱导折射率的极超快变化问题，建立基于电子微观动力学的简化模型并开展模拟，预测并实验观测到导带内电子带内调制引发的折射率超快振荡，验证了理论的预测性，可用于设计新型极超快现象相关实验。
2026-08-25 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast graphene-based broadband THz detector
我们提出了一种超快石墨烯基探测器，在太赫兹范围内，在室温下工作。一个介电周期天线耦合到石墨烯片，这是通过剥离SiO2。检测器的特征在于与自由电子激光FELBE的波长从8微米到220微米。在30 ~ 220 μ m波长范围内，探测器的上升时间为50 ps。利用高强度下的非线性光电流响应的自相关测量揭示了低于10 ps的固有响应时间。该检测器具有很高的潜力，用于表征时间重叠，例如。G.在双色泵浦探测实验中。
2013-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Disorder-assisted Robustness of Ultrafast Cooling in High Doped CVD-Graphene
狄拉克费米子是单层石墨烯中狄拉克锥附近的低能集体激发，近年来受到低能太赫兹探测的广泛关注。在未掺杂的石墨烯的情况下，人们普遍理解，超快太赫兹热弛豫主要是由电子-声子耦合（EOP）驱动的，其可以延长到数十和数百皮秒。然而，对于表现出负的光致太赫兹电导率的高掺杂石墨烯，在几皮秒的时间尺度上冷却过程的主导方面仍然没有共识。本文系统地研究了石墨烯太赫兹动力学冷却过程中无序辅助的缺陷散射与电子-声子耦合过程之间的竞争，并解开了这两个过程之间的纠缠。我们从实验上验证了超快无序辅助的晶格-声子相互作用，而不是电子-声子耦合过程，将在太赫兹动力学的超快热弛豫中起关键作用。此外，冷却过程具有鲁棒性，其与泵浦波长和外部温度无关。我们的发现有望在CVD-石墨烯中提出一个相当可能的冷却通道，并为石墨烯基光转换器件的设计增加热电子提取效率。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene Oxide vs. Reduced Graphene Oxide as saturable absorbers for Er-doped passively mode-locked fiber laser
在这项工作中，我们展示了全面的研究氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）为基础的可饱和吸收体（SA）的锁模掺铒光纤激光器。本文介绍了这两种可饱和吸收体的制作工艺，并对它们的参数进行了详细的比较。我们的研究结果表明，在所研究的SA之间的激光性能没有显著差异。两者都提供了稳定的，锁模操作与子400 fs孤子脉冲和超过9 nm的光带宽在1560 nm的中心波长。已经表明，GO可以成功地用作有效的SA，而不需要将其还原为rGO。考虑到更简单的制造技术和大规模生产的可能性，GO似乎是一个很好的候选人作为一个具有成本效益的材料，可饱和吸收的掺铒光纤激光器。
2012-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Breaking Pauli blockade via ultrafast cooling of hot electrons in optically-pumped graphene
泡利阻塞是指受激电子填满导带附近的能级，阻碍半导体中的吸收，广泛应用于被动脉冲激光系统的锁模。在这封信中，我们报告了第一次直接观察到泡利封锁被光泵石墨烯中的热电子的超快冷却打破。与飞秒光谱，我们表明，激发电子（~100 fs）的时间尺度是相同的顺序，通过电子-电子散射，这使得电子激发强烈的相互作用与冷却的热电子的电子衰变。因此，泡利阻塞被解除，导致非常规增强的光学吸收。我们认为这种效应是二维层状材料的一个普遍特征，它为非线性物理中的超快载流子动力学提供了新的思路，并对新一代超快光电子器件的设计具有启发意义.
2018-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Raman spectroscopy of graphene under ultrafast laser excitation
石墨烯的平衡光学声子在非谐性和电子-声子相互作用方面得到了很好的表征，但是它们在热载流子存在下的非平衡性质仍然没有得到充分的探索。在这里，我们研究了石墨烯在3 ps脉冲的超快激光激发下的拉曼光谱，在脉冲激发和光谱分辨率之间进行权衡。我们将能量定位到热载流子中，产生在~1700- 3100 K范围内的非平衡温度，远远超过声子浴的温度，同时检测拉曼响应。G峰和2D峰的线宽随电子温度的增加而增加。我们解释这是由于狄拉克锥的加宽和电子-声子散射在高度激发的瞬态制度，重要的新兴领域的石墨烯为基础的光子学和光电子学。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Holographic patterning of graphene-oxide films by light-driven reduction
我们报告的图案化和减少石墨烯氧化物薄膜的全息光刻。通过将绝缘氧化物局部转化为导电石墨烯，光减少可以用于设计低成本的石墨烯基器件。在这项工作中，计算机生成的全息图已被利用来实现复杂的石墨烯图案在一个Single Shot，不同于串行激光写入或基于掩模的光刻工艺。该技术已被进一步改进，实现斑点噪声减少：亚微米和衍射限制的功能已经获得。此外，我们还证明了灰度光刻的能力，可以用来获得不同的减少在一个单一的曝光水平。
2014-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Interfacial Charge Transfer and Ultrafast Photonics Application of 2D Graphene/InSe Heterostructure
本研究通过机械剥离制备石墨烯/InSe异质结构，揭示其界面电荷转移机制，并利用内建电势和宽带非线性吸收实现锁模激光应用，丰富了超快光子学可饱和吸收体。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast intrinsic optical-to-electrical conversion dynamics in graphene photodetector
本文通过片上电学读出和氧化锌顶栅设计，在带宽达220 GHz的石墨烯光电探测器中揭示了光热电转换的瞬时提取与费米能级依赖的带内散射调控机制，为超快石墨烯光电子器件提供了关键支撑。
2025-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A new coupling mechanism between two graphene electron waveguides for ultrafast switching
我们提出了一种基于双石墨烯电子波导的新型超快电子开关器件，类似于光学双通道波导器件。该设计利用了两个石墨烯电子波导之间拉比振荡的相干量子力学隧穿原理。基于修正的耦合模理论，我们建立了一个理论模型来分析器件的特性，并预测开关速度大于1ps。由于室温下石墨烯中电子的平均自由程较长，所提出的设计避免了常规半导体量子阱结构中所需的低温操作的限制。我们的设计布局类似于一个标准的CMOS晶体管，应该很容易制造与当前最先进的纳米技术。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Three-dimensional patterning of solid microstructures through laser reduction of colloidal graphene oxide in liquid-crystalline dispersions
石墨烯材料和结构已成为现代电子和光电子学的重要组成部分。然而，尽管有许多生产方法，但石墨烯基结构的应用受到高成本、缺乏可扩展性和空间图案化限制的阻碍。在这里，我们使用脉冲近红外激光在氧化石墨烯薄片的溶致液晶中制造还原氧化石墨烯的三维功能固体微结构。这种可靠的、可扩展的方法是无掩模的，不需要特殊的化学还原剂，并且可以在环境条件下从水性氧化石墨烯薄片开始实施。氧化石墨烯薄片在自组装液晶相中的取向有序使得能够激光图案化具有薄片的“冻结”取向有序的复杂的三维还原氧化石墨烯结构和胶体颗粒，例如三叶结。这些结构和颗粒具有机械刚性，尺寸从数百纳米到毫米不等，适用于胶体、电子、光子和显示技术。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Ultrafast Opto-Electronic and Thermal Tuning of Third-Harmonic Generation in a Graphene Field Effect Transistor
本文在hBN封装的石墨烯场效应晶体管中结合晶格温度、电子掺杂和全光学调谐，实现了三次谐波产生高达85%的调制深度及栅极可调超快动力学，为纳米尺度超快光学调制器、探测器和频率转换器设计提供了关键依据。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Gold-Patched Graphene Nanoribbons for High-Responsivity and Ultrafast Photodetection from Visible to Infrared Regimes
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
针对现有石墨烯光电探测器响应度、带宽与速度的权衡问题，研究提出金修饰石墨烯纳米带结构，无需量子点等限速结构，实现可见到红外波段高响应度超快探测，响应时间提升超7个数量级。
2017-09-28 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Linearly polarized, Q-switched Er-doped fiber laser based on reduced graphene oxide saturable absorber
我们演示了从被动调Q掺铒光纤激光器中产生线偏振脉冲。该腔仅使用保偏光纤和器件设计，得到了偏振度为97.6%的线偏振输出光束。还原氧化石墨烯（rGO）用作Q开关操作的可饱和吸收体。该激光器能够以115kHz的重复频率提供1.85us的脉冲，125nJ的脉冲能量。
2012-12-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast zero balance of the oscillator-strength sum rule in graphene
光致跃迁中的振子强度求和规则是量子力学恒等式的一种普遍形式。虽然这个求和规则在平衡态光物理学中已经很好地建立起来，但是在非平衡态下验证求和规则的实验确证一直是一个长期未探索的问题。石墨烯的简单能带结构是研究这一问题的理想体系，因为它具有线性的Dirac-like能量色散。在这里，我们采用超快太赫兹和光学光谱直接监测准自由低能振荡器和高能费米边振荡器之间的瞬态振荡器强度平衡。在热狄拉克费米子的光激发下，我们观察到高能振荡器的超快耗尽正好补充了增加的太赫兹吸收振荡器。我们的研究结果可以提供一个实验先验，以了解，例如，固有的自由载流子动力学的高能量光激发，负责光电操作，如石墨烯光电晶体管或太阳能收集设备。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Birefringent Graphene Oxide Liquid Crystals in Micro-channels for Optical Switch
我们提出了一个机械-流体动力学实验装置，其中微流体运动操纵悬浮的氧化石墨烯液晶的光学双折射。通过在微通道中流动氧化石墨烯液晶来改变样品的双折射。通过测量五种流速下的寻常折射率和非常折射率，可以精确地确定样品的双折射值。我们的研究结果表明，通过调节分散的氧化石墨烯纳米薄片的浓度和流速，可以控制诱导的双折射。它还表明，这种方法可以用作光开关。
2020-03-25 cond-mat.soft physics.app-ph physics.optics
Ultrafast electronic read-out of diamond NV centers coupled to graphene
非辐射传输过程通常被视为光发射体的损耗通道，因为它们本质上很难通过实验进行评估。最近，已经表明，发光体，如荧光团和金刚石中的氮空位中心，可以表现出强的非辐射能量转移到石墨烯。到目前为止，转移的电子激发的能量被认为是在石墨烯的电子浴内损失的。在这里，我们证明了转移的激励可以读出通过检测相应的皮秒时间分辨率的电流。我们用电子学方法检测金刚石中氮空位中心的自旋，并通过电子自旋共振控制氮空位中心向石墨烯的非辐射转移。我们的研究结果开辟了将氮空位中心作为自旋量子位纳入超快电子电路和电子捕获非辐射转移过程的途径。
2014-08-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Femtosecond Pump-Probe Studies of Reduced Graphene Oxide Thin Films
利用超快泵浦-探测光谱技术研究了还原氧化石墨烯薄膜中光生载流子的动力学行为。在9 ~ 300 K的温度范围内测量了随时间变化的差分透射率。在每个样品温度和探针延迟下，差分传输的符号保持为正。观察到一个快速的热载流子的能量弛豫，并被发现是独立的样品温度。我们的实验表明，还原氧化石墨烯中的载流子动力学与其他类型的石墨烯相似，并且差分传输是由载流子的相态填充引起的。
2010-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast field control of symmetry, reciprocity, and reversibility in buckled graphene-like materials
我们从理论上表明，屈曲的二维石墨烯类材料（硅烯和锗烯）进行飞秒强光脉冲可以控制的光场分量垂直于他们的平面。在这样的强磁场中，这些材料被预测表现出非互易反射、光学整流和平行于和垂直于面内场方向的电流的产生。的导带人口的可逆性也场和载波包络相位可控。沿着材料平面存在净电荷转移，其也取决于法向场分量。因此，石墨烯类屈曲材料的行为类似于由具有亚周期（飞秒）速度的光的电场控制和驱动的场效应晶体管。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical Control of Ultrafast Photocurrent in Graphene
本研究探索超快尺度下单层石墨烯光电流的光学调控，分析光电流与谷极化的差异，发现不同偏振的ω-2ω激光可分别实现二者的独立调控，且应变工程可提升光电流幅值，为相关领域应用提供新思路。
2024-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced Hot-Carrier Luminescence in Multilayer Reduced Graphene Oxide Nanospheres
我们报道了一种通过增强载流子散射而不是直接改变多层还原氧化石墨烯（rGO）纳米球中的能带结构来促进石墨烯材料中的光致发光发射的方法。我们有意地卷曲石墨烯层以形成纳米球，通过用球形聚合物模板还原氧化石墨烯来操纵载流子散射。这些纳米球产生热载流子发光，与平面纳米片相比，发射效率提高了十倍以上。随着激发功率的增加，纳米球的热载流子发光表现出异常的光谱红移，其动力学特征与增强的电子-声子耦合有关。这些实验结果可以通过考虑屏蔽库仑相互作用得到很好的理解。随着载流子密度的增加，降低的屏蔽效应促进载流子散射，这增强了来自这种多层rGO纳米球的热载流子发射。这种载波散射的情况下，进一步证实了泵浦探测测量。
2013-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
