A óptica não linear é uma importante direção de pesquisa com várias aplicações na fabricação de laser, fabricação de nanoestruturas, design de sensores, optoeletrônica, biofotônica e óptica quântica, etc. , produção industrial, para militar. Após muitos anos de desenvolvimento, a óptica não linear tornou-se os pilares para várias pesquisas de fronteira e sistemas ópticos amplamente utilizados, incluindo fabricação a laser, imagens ópticas, processamento de informações e comunicações, bem como litografia em nanoescala. Avanços neste tópico podem potencialmente impulsionar muitas disciplinas.
As nanotecnologias abriram o caminho para a engenharia de novos materiais e quebram os limites convencionais da óptica não linear. As nanopartículas são um dos membros mais importantes e amplamente estudados, que tem uma longa história de milhares de anos. As nanopartículas demonstram grandes potenciais devido à sua flexibilidade para projetar e aprimorar suas propriedades ópticas não lineares superiores às suas contrapartes em massa. Na última década, dispositivos ópticos e componentes baseados em nanopartículas ópticas não lineares estão recebendo cada vez mais atenção devido ao seu desempenho aprimorado e capacidades multifuncionais. Muitos deles também apresentam boa biocompatibilidade, o que amplia o escopo de aplicação para dispositivos ópticos não lineares.

Assim, as nanopartículas são amplamente utilizadas para aplicações ópticas não lineares. Para a síntese das nanopartículas, como produzir nanopartículas ópticas não lineares em larga escala, alta repetibilidade e baixo custo continua sendo um desafio. Para enfrentar esse desafio, várias abordagens de síntese foram investigadas. As abordagens de ablação química e a laser são dois métodos de síntese primários. As abordagens químicas são úteis para produzir nanopartículas em escala industrial. Para abordagens químicas, também existem limitações, incluindo impurezas e aglomeração. Por outro lado, a ablação a laser é um método mais direto, ambientalmente amigável e universal para a síntese de nanopartículas ópticas não lineares. Grande flexibilidade e possibilidades são oferecidas para aplicações baseadas em nanopartículas ópticas não lineares para atender aos requisitos de diferentes dispositivos.

O grupo de pesquisa do Prof. Hong Minghui da Universidade Nacional de Cingapura revisa os últimos progressos na óptica não linear relacionada à amplitude/intensidade da luz. A absorção saturável e a limitação óptica são dois fenômenos não lineares para descrever a mudança de transmissão de um sistema material. A absorção saturável é o processo em que a absorção de luz diminui com a intensidade da luz. Em outras palavras, um material com absorção saturável tende a ser mais "transparente" sob irradiação de luz incidente mais forte. Materiais com absorção saturável são amplamente utilizados para fabricar lasers de alta potência.

Por outro lado, a limitação óptica descreve o efeito oposto. Um material limitante óptico reduz a transmissão de luz quando a intensidade da luz aumenta. Assim, a limitação óptica também é denotada como a absorção saturável reversa. É também um efeito crítico com aplicações que vão desde materiais de proteção, armas militares, comutação óptica até fontes de laser de alta potência.

Apesar de sua importância, tanto a absorção saturável quanto a limitação óptica normalmente requerem luz incidente com alta intensidade. Assim, eles são observados principalmente em dispositivos que utilizam um laser pulsado com alta potência de pico. Esta condição pode resultar em danos ópticos permanentes. Também é um gargalo crítico para limitar as aplicações práticas para o design complicado e o custo dos lasers de alta potência. A investigação de materiais adequados com propriedades não lineares superiores é uma direção de pesquisa primária neste campo. O progresso não apenas promoverá grandemente o desempenho dos atuais sistemas ópticos não lineares, mas também trará novas oportunidades para projetar dispositivos funcionais para atender às crescentes necessidades de óptica quântica, sensores avançados, inteligência artificial, computadores ópticos de próxima geração e muitas outras fronteiras tópicos.

Esta revisão, publicada em Opto-Electronic Science , resume os avanços recentes nessa direção, que se concentra mais nas metodologias com uma série de estudos de caso como a iluminação. Ele também abrange tópicos estendidos para fornecer visões adicionais sobre suas principais vantagens e realizações. Os desafios e as tendências futuras de investigação são outro foco, com os mais recentes trabalhos de investigação a introduzir novas oportunidades e potenciais. O desenvolvimento das nanopartículas ópticas não lineares sintetizadas por ablação a laser é resumido, o que demonstra sua capacidade de desempenho aprimorado e múltiplas funções. A síntese de nanopartículas por ablação a laser prova ser uma abordagem física verde, eficiente e universal, versátil para síntese rápida de uma etapa e potencial produção em massa. + Explorar mais

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