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本报讯 我校电子科学与工程学院王枫秋教授课题组“中红外光开关：三维狄拉克半金属薄膜”研究成果，日前成功入选“2017中国光学十大进展”。
作为新型量子材料，狄拉克半金属近年来受到广泛的关注。狄拉克半金属具有和石墨烯类似的能带结构，也被称为“三维石墨烯”。南京大学王枫秋教授课题组与科研合作团队（复旦大学修发贤教授、电子科技大学李剑峰教授、澳大利亚Wollongong大学张潮教授等），首次利用中红外超快泵浦探测技术系统研究了分子束外延（MBE）生长的三维狄拉克半金属薄膜材料Cd3As2。实验结果表明，Cd3As2薄膜在3-6微米这一重要的中波红外波段具有显著的超快光开关效应（或可饱和吸收效应）。更为重要的是，团队还通过Cr元素掺杂的方式，成功实现了Cd3As2弛豫时间的灵活调控。理论计算显示，Cr掺杂可以打开新的载流子弛豫通道，从而有效缩短材料的开关时间（即光生载流子复合时间）。
相比于同样具有狄拉克能带结构的石墨烯，狄拉克半金属薄膜与中红外光子具有更强的互作用，且不易受到介电环境的干扰，在制备实用光学器件方面具有更突出的优势。通过选择具有不同载流子弛豫时间的狄拉克半金属薄膜作为腔内光开关，研究团队还展示了三微米光纤激光器两种不同脉冲输出状态（调Q态和锁模态）的可控切换。
该创新研究成果首次论证了狄拉克半金属是制备高性能中红外脉冲激光器的理想开关材料，填补了中红外光电子领域的一个重要的技术空白，对推动中红外脉冲激光及光谱技术的实用化具有重要意义。
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