有机半导体中巨量非线性拉曼响应的发现与调控

编辑推荐：针对有机半导体在非线性光学中光学损伤阈值低的瓶颈，研究人员通过光谱定制增益技术，绕开传统光学腔限制，实现了分子振动的高效放大。该研究将拉曼阈值降至~10–50 μJ cm?2，较现有拉曼激光器提升4个数量级，获得非线性因子3.8、信噪比30.9 dB的级联拉曼发射，为紧凑型拉曼放大器/激光器及高灵敏度光谱技术开辟新路径。

　　有机半导体凭借分子链中π电子(π-electron)离域特性展现出独特光电行为，但其较低的光学损伤阈值长期制约着非线性光学应用。最新研究通过刺激发射(stimulated emission)的光谱增益调控，突破传统光学腔限制，将分子振动放大效率提升至新高度——实现~10–50 μJ cm^?2的超低拉曼阈值，功率密度仅需~2–10 kW cm^?2，性能超越现有拉曼激光器四个数量级。该技术产生的非线性拉曼响应呈现泵浦依赖的级联发射特征：发射效率随泵浦强度动态变化，非线性系数达3.8，110 nm宽光谱范围内仍保持30.9 dB高信噪比。这项突破为开发基于有机半导体的微型化拉曼放大器/激光器奠定基础，在高灵敏度光谱检测(sensitive spectroscopy)和柔性频率转换(frequency conversion)等领域具有重要应用前景。