相态调控实现二氧化钒光响应动态控制及其在光学调制中的应用

本研究针对相变材料VO2的光响应调控难题，通过温度梯度实验发现绝缘相与金属相之间存在慢生长相和混合相。在68°C慢生长相中光响应振幅达室温的5.5倍，弛豫时间实现皮秒至纳秒量级可控，为全光学调制器开发提供重要优化策略。

　　

作为典型相变材料的二氧化钒(VO₂)在从绝缘态向金属态转变过程中展现出非线性光学响应特性。研究人员通过监测VO₂薄膜在不同温度下的瞬时光响应行为，首次在低温绝缘相和高温金属相之间发现了慢生长相(slow-growth phase)和混合相(hybrid phase)。特别值得注意的是，在68°C的慢生长相条件下，VO₂的光响应幅度达到室温状态的5.5倍。研究还成功实现了弛豫时间(relaxation time)从数十皮秒(picoseconds)到数纳秒(nanoseconds)的精确调控。这些发现为开发高性能全光学调制器件(all-optical modulation devices)提供了关键参数优化依据。