当今，在石墨烯的推动下，二维材料的层状结构特征，使其在光电子技术方面成为具有无限应用价值的材料。然而，石墨烯吸收系数较弱，满足不了一些需要较强的光-物质相互作用方面的需求。另一方面，TiS2作为一种典型的过渡金属硫化物，具有优异的导电性和稳定性，已被广泛应用于电池电极，光热治疗和光电探测器等。对于层状二维材料TiS2非线性光学的研究报道较少。
深圳大学张晗教授团队与南京理工大学曾海波教授团队合作，在少层TiS2纳米片的超快光子学方面的研究取得重要进展。研究人员通过胶体化学方法制备了具有均匀形态、小尺寸分布的少层二硫化钛纳米片。 经过飞秒激光Z扫描系统测试，发现二硫化钛纳米片具有从400nm到1930nm的宽带非线性光学响应。尽管与石墨烯同为零带隙结构的二维材料，实验表明，当层数约为10层时，二硫化钛在通信波段处具有比石墨烯（6.2％）更高的调制深度（18％）。并且实验测得的饱和强度为（9.91±0.32）MW/cm2，也高于石墨烯0.61 MW/cm2的强度。为了进一步验证其特性及推广二维材料的应用领域，研究人员设计了两种形式的二硫化钛纳米片非线性光子学器件，即带尾纤的可饱和吸收体结构和微纳光纤复合结构。根据实验需求，将前者应用于超短脉冲锁模光纤激光器中，实现了中心波长为1569.5 nm，1.04 ps脉宽的优质锁模脉冲序列的稳定输出。后者则创造性的，利用同样的吸收机理，实现了脉冲传输过程中噪声抑制效果，即全光阈值。实验证明，基于少层的二硫化钛纳米片的全光阈值器件可以将脉冲的信噪比由1.9 dB提升至10.68 dB，并保持80分钟内稳定工作。研究结果表明，二硫化钛具有优越的超快光子学特性。
该项工作已作为正封面论文发表于Advanced Optical Materials（DOI：10.1002/adom.201701166）上。
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