Broadband Ultrafast Nonlinear Optical Limiting at a Porphyrin‐Based 2D Polymer

超短脉冲 材料科学 宽带 卟啉 限制 非线性光学 非线性系统 光电子学 非线性光学 聚合物 光学 光化学 激光器 量子力学 物理 复合材料 机械工程 化学 工程类
作者
Fang Liu,Zihao Guan,Zhiyuan Wei,Lulu Fu,Yang Zhao,Lu Chen,Naying Shan,Zhipeng Huang,Mark G. Humphrey,Chi Zhang
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
卷期号:12 (23) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/adom.202400280
摘要

Abstract Ultrafast lasers have significantly contributed to the advancement of research and technology; however, high‐intensity lasers bring potential risks to precision instruments and the human eye. Developing optical limiting (OL) devices capable of reasonably controlling laser energy to an acceptable energy level is imperative. Nevertheless, achieving both exceptional OL performance and broad‐spectrum laser intensity tunability proves highly challenging. In this work, the synthesis of a porphyrin‐based 2D polymer (Por‐2DP) using a template‐assisted self‐coupling polymerization, constructing a 2D framework through the carbon‐carbon single bond coupling of porphyrin monomer is presented. The resultant Por‐2DP demonstrates remarkable broadband nonlinear absorption performance, spanning the visible and near‐infrared spectral regions under an ultrafast pulse laser (35 fs) for the first time. OL thresholds at excitation wavelengths of 515, 800, and 1550 nm are determined to be 1.44, 0.48, and 0.54 mJ cm −2 , respectively, surpassing reported 2D materials to date. Additionally, the Por‐2DP exhibits prominent photostability, enabling sustained operation under intense light conditions for a long time, thereby enhancing OL practical applicability. This study not only introduces a novel OL material and device but also promotes the application of innovative 2D organic polymers in NLO field.
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