Indium phosphide (InP) nanowires (NWs) have attracted significant attention due to their exotic properties that are different from the bulk counterparts, and have been widely used for light generation, amplification, detection, modulation, and switching, etc. Here, high-quality InP NWs were directly grown on a quartz substrate by the Au-nanoparticle assisted vapor-liquid-solid method. We thoroughly studied their nonlinear optical absorption properties at 1.06 μm by the open-aperture Z-scan method. Interestingly, a transition phenomenon from saturable absorption (SA) to reverse saturable absorption (RSA) was observed with the increase of the incident laser intensity. In the analysis, we found that the effective nonlinear absorption coefficient (βeff∼−102 cm/MW) under the SA process was 3 orders of magnitude larger than that during the RSA processes. Furthermore, the SA properties of InP NWs were experimentally verified by using them as a saturable absorber for a passively Q-switched Nd:YVO4 solid-state laser at 1.06 μm, where the shortest pulse width of 462 ns and largest single pulse energy of 1.32 μJ were obtained. Moreover, the ultrafast carrier relaxation dynamics were basically studied, and the intra-band and inter-band ultrafast carrier relaxation times of 8.1 and 63.8 ps, respectively, were measured by a degenerate pump–probe method with the probe laser of 800 nm. These results well demonstrate the nonlinear optical absorption properties, which show the excellent light manipulating capabilities of InP NWs and pave a way for their applications in ultrafast nanophotonic devices.

中文翻译：

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InP 纳米线的非线性光吸收特性及其作为可饱和吸收体的应用

磷化铟 (InP) 纳米线 (NW) 因其与体相不同的奇异特性而备受关注，并已广泛用于光产生、放大、检测、调制和开关等。通过金纳米粒子辅助的气-液-固法，在石英衬底上直接生长高质量的 InP NW。我们通过开放孔径 Z 扫描方法深入研究了它们在 1.06 μm 处的非线性光学吸收特性。有趣的是，随着入射激光强度的增加，观察到从饱和吸收（SA）到反饱和吸收（RSA）的转变现象。在分析中，我们发现SA过程下的有效非线性吸收系数（βeff∼-102 cm/MW）比RSA过程中的有效非线性吸收系数大3个数量级。此外，通过将 InP NW 用作 1.06 μm 被动调 Q Nd:YVO4 固态激光器的可饱和吸收体，实验验证了 InP NW 的 SA 特性，其中最短脉冲宽度为 462 ns，最大单脉冲能量为 1.32获得μJ。此外，对超快载流子弛豫动力学进行了基本研究，并通过简并泵浦-探针法使用800 nm探针激光测量了带内和带间超快载流子弛豫时间分别为8.1和63.8 ps。这些结果很好地证明了非线性光学吸收特性，显示了 InP NW 出色的光操纵能力，并为其在超快纳米光子器件中的应用铺平了道路。通过将 InP NWs 用作 1.06 μm 被动调 Q Nd:YVO4 固态激光器的饱和吸收体，实验验证了 InP NWs 的 SA 特性，其中最短脉冲宽度为 462 ns，最大单脉冲能量为 1.32 μJ获得。此外，对超快载流子弛豫动力学进行了基本研究，并通过简并泵浦-探针法使用800 nm探针激光测量了带内和带间超快载流子弛豫时间分别为8.1和63.8 ps。这些结果很好地证明了非线性光学吸收特性，显示了 InP NW 出色的光操纵能力，并为其在超快纳米光子器件中的应用铺平了道路。通过将 InP NWs 用作 1.06 μm 被动调 Q Nd:YVO4 固态激光器的饱和吸收体，实验验证了 InP NWs 的 SA 特性，其中最短脉冲宽度为 462 ns，最大单脉冲能量为 1.32 μJ获得。此外，对超快载流子弛豫动力学进行了基本研究，并通过简并泵浦-探针法使用800 nm探针激光测量了带内和带间超快载流子弛豫时间分别为8.1和63.8 ps。这些结果很好地证明了非线性光学吸收特性，显示了 InP NW 出色的光操纵能力，并为其在超快纳米光子器件中的应用铺平了道路。其中获得了最短脉冲宽度 462 ns 和最大单脉冲能量 1.32 μJ。此外，对超快载流子弛豫动力学进行了基本研究，并通过简并泵浦-探针法使用800 nm探针激光测量了带内和带间超快载流子弛豫时间分别为8.1和63.8 ps。这些结果很好地证明了非线性光学吸收特性，显示了 InP NW 出色的光操纵能力，并为其在超快纳米光子器件中的应用铺平了道路。其中最短脉冲宽度为 462 ns，最大单脉冲能量为 1.32 μJ。此外，对超快载流子弛豫动力学进行了基本研究，并通过简并泵浦-探针法使用800 nm探针激光测量了带内和带间超快载流子弛豫时间分别为8.1和63.8 ps。这些结果很好地证明了非线性光学吸收特性，显示了 InP NW 出色的光操纵能力，并为其在超快纳米光子器件中的应用铺平了道路。用 800 nm 的探针激光通过简并泵-探针法测量。这些结果很好地证明了非线性光学吸收特性，显示了 InP NW 出色的光操纵能力，并为其在超快纳米光子器件中的应用铺平了道路。用 800 nm 的探针激光通过简并泵-探针法测量。这些结果很好地证明了非线性光学吸收特性，显示了 InP NW 出色的光操纵能力，并为其在超快纳米光子器件中的应用铺平了道路。