碳纳米管，石墨烯和过渡金属二卤化物的液体悬浮液在光学限制方面表现优异的性能。然而，潜在的机理仍然难以捉摸，并且通常归因于其优越的非线性光学特性，如非线性吸收或非线性散射。以石墨烯为例，我们发现光热微气泡作为强光散射中心是造成光学限制的原因：石墨烯片吸收入射光并被加热到高于水的沸点，从而产生蒸汽和微气泡。该结论基于对激光束上方气泡的直接观察，以及激光诱导超声与光限幅之间的强相关性。石墨烯的原位拉曼散射进一步证实，在激光脉冲作用下，石墨烯的温度升高至高于水的沸点，但仍然过低而无法汽化石墨烯，并产生石墨烯等离子体气泡。光热气泡散射不是非线性光学过程，且需要非常低的激光强度。这一认识有助于我们设计更有效的光学限幅材料，且进一步理解纳米材料固有的非线性光学性质。
 
 
Fig. 1. 具有光散射中心直接成像的开孔光学极限Z扫描实验。(a)实验装置示意图。(b)不同激光功率石墨烯悬浮液Z扫描曲线。(c-e)随放大倍数增加的散射中心光学图像。
 
 
Fig. 2. 实验装置观察和识别激光束上方的光热气泡。(a)实验装置。(b-c)从气泡的形状、大尺寸和更快的速度向水面移动来识别气泡。
 
 
Fig. 3. OL与气泡光声信号相关的实验装置。(a)实验装置示意图。(b)石墨烯悬浮液在45mW激光下的Z扫描曲线与Fig.1b相同。(c) OL Z扫描曲线在不同位置的超声信号。
 
 
Fig. 4. 利用拉曼散射测量石墨烯温度。(a)实验装置示意图。(b) 10mW和45mW激光功率下石墨烯的拉曼光谱。
 
 
Fig. 5. 激光诱导的气泡散射光。(a)石墨烯薄片激光加热产生气泡散射中心图。(b, d)由一(十)个气泡引起的光透射与气泡直径的关系。(c, e)一(十)个气泡引起的散射与气泡直径的关系。
 
     相关研究成果于2020年由电子科技大学Jiming Bao课题组，发表在Nanoscale (DOI: 10.1039/C9NR10516F)上。原文：Photoacoustic Identification of Laser-induced Microbubbles as Light Scattering Centers for Optical Limiting in Liquid Suspension of Graphene Nanosheets。