大面积高产1T-TiSe2 可饱和吸收体实现波长可调谐超快光纤激光器的突破性进展

为解决传统可饱和吸收体(SAs)有效调制区域小、性能受限的问题，研究人员通过化学气相传输(CVT)技术制备了大面积高产1T-TiSe2 可饱和吸收体，实现了器件面积三个数量级的提升（达数十微米），调制深度达20.1%，饱和强度7.29 μJ/cm2 。该研究成功在掺铒光纤激光器中产生966 fs超短脉冲，并实现18 nm波长可调谐调Q激光，为紧凑型高能超快光子学提供了新平台。

　　

超快光纤激光器在精密微加工、光通信和生物医学成像等领域具有重要应用，但其核心组件可饱和吸收体(SAs)面临有效调制区域小、材料分布不均等挑战。传统半导体可饱和吸收镜(SESAMs)带宽有限，而石墨烯等低维材料又存在非线性响应弱或稳定性差的问题。1T相二硒化钛(1T-TiSe₂
)因其半金属特性和易剥离性成为理想候选，但液相剥离法(LPE)制备的器件尺寸仅亚微米级，严重限制性能。

为解决这一难题，湖南大学等机构的研究人员通过化学气相传输(CVT)结合微机械剥离技术，成功制备出直径超数十微米的大面积高产1T-TiSe₂
可饱和吸收体，器件面积较LPE方法提升三个数量级。该材料展现出20.1%的高调制深度和7.29 μJ/cm²
的饱和强度，在掺铒光纤激光器中实现了966 fs的稳定飞秒脉冲输出，频率达13.84 MHz，较此前报道的皮秒级结果显著提升。此外，研究还演示了波长调谐范围18 nm的调Q激光，在1565.8 nm处获得62.4 nJ的单脉冲能量。相关成果发表于《Materials Today Physics》，为高能超快激光系统提供了全新解决方案。

关键技术包括：1）化学气相传输(CVT)合成高质量1T-TiSe₂
晶体；2）微机械剥离与精准转移技术构建光纤端面集成器件；3）非线性光学表征（调制深度、饱和强度测试）；4）掺铒光纤激光器系统搭建与脉冲性能分析。

制备与表征
通过CVT法在875°C反应温度下生长1T-TiSe₂
单晶，X射线衍射(XRD)和拉曼光谱证实其纯相结构。原子力显微镜(AFM)显示剥离后薄膜厚度约50 nm，扫描电镜(SEM)观测到均匀连续的表面形貌，直径达数十微米，远超LPE法制备的纳米级碎片。

非线性光学特性
采用开孔Z扫描技术测得1T-TiSe₂
的调制深度为20.1(±0.3)%，饱和强度7.29(±0.2) μJ/cm²
，优于FeOCl(<3%)等同类材料。飞秒瞬态吸收光谱揭示其超快载流子弛豫时间<1 ps，适合超短脉冲生成。

超快激光应用
在掺铒光纤激光器中，该SA实现了中心波长1560 nm、脉宽966 fs的锁模脉冲，光谱宽度12.8 nm。调Q模式下，通过可调滤波器获得1536-1554 nm连续调谐输出，最小脉宽9.9 μs，重复频率6 kHz，单脉冲能量创同类材料新高。

该研究突破了大尺寸SA制备的技术瓶颈，证实1T-TiSe₂
在集成化超快激光器中的卓越潜力。其高损伤阈值、宽调谐范围等特性为工业微加工、生物成像等领域提供了可靠光源，也为二维材料在光子学中的应用开辟了新路径。作者团队特别指出，未来可通过异质结构设计进一步拓展工作波段，推动多波长超快激光系统的发展。