非线性光学是一个重要的研究方向，在激光制造、纳米结构制造、传感器设计、光电子学、生物光子学和量子光学等领域有着广泛的应用。非线性光学材料是基本的构件，对从科学研究、工业生产到军事等广泛领域都至关重要。经过多年的发展，非线性光学已经成为各种前沿研究和广泛应用的光学系统的支柱，包括激光制造、光学成像、信息处理与通信以及纳米级光刻。这方面的进展可能会推动许多学科的发展。

纳米技术为设计新材料和打破非线性光学的传统限制铺平了道路。纳米颗粒是被广泛研究的最重要的成员之一，具有数千年的悠久历史。纳米颗粒由于其在设计和增强非线性光学特性方面的灵活性而显示出巨大的潜力，它的非线性光学特性优于其块状物。在过去的十年中，基于非线性光学纳米颗粒的光学器件因其性能的提高和多功能性而受到越来越多的关注，其中许多材料还表现出良好的生物相容性，扩大了非线性光学器件的应用范围。

图1，激光烧蚀制备的非线性光学纳米颗粒类型。来源：Compuscript公司

因此，纳米颗粒被广泛用于非线性光学应用。对于纳米颗粒的合成，如何制备大规模、高重复性、低成本的非线性光学纳米颗粒仍然是一个挑战。为了应对这一挑战，研究人员研究了各种合成方法。化学和激光烧蚀是两种主要的合成方法。化学方法有助于工业化生产纳米颗粒。对于化学方法，也存在一些限制，包括杂质和结块。另一方面，激光烧蚀是一种更直接、更环保、更通用的非线性光学纳米颗粒合成方法。基于非线性光学纳米颗粒的应用提供了极大的灵活性和可能性，以满足不同设备的要求。

新加坡国立大学洪明辉教授的研究小组回顾并综述了与光振幅/强度相关的非线性光学的最新进展。饱和吸收和光限幅是描述材料系统传输变化的两种非线性现象。饱和吸收是光吸收随光强的增大而减小的过程。换句话说，具有饱和吸收的材料在更强的入射光照射下往往更“透明”。具有饱和吸收的材料被广泛用于制造高功率激光器。

另一方面，光限幅描述了相反的效果。当光强度增加时，光限幅材料减少光的传输。因此，光限幅也被表示为反向饱和吸收。它在从防护材料、军事武器、光开关到高功率激光源的应用中也起着至关重要的作用。

尽管它们很重要，但饱和吸收和光限幅通常都需要高强度的入射光。因此，它们主要在使用峰值功率高的脉冲激光器的设备中观察到。这种情况可能导致永久性光学损伤。复杂的设计和高功率激光器的成本也是限制实际应用的关键瓶颈。研究具有优良非线性性能的合适材料是该领域的主要研究方向。这一进展不仅将极大地提升当前光学非线性系统的性能，还将为设计功能器件带来新的机会，以满足对量子光学、先进传感器、人工智能、下一代光学计算机和许多其他前沿课题日益增长的需求。

这篇发表在《Opto-Electronic Science》上的综述总结了这一方向的最新进展，更侧重于以一系列案例研究为基础的方法论。它还涵盖了未来扩展的研究方向，以提供有关其主要优势和成就的更多观点。挑战和未来研究趋势是另一个关注，最新的研究工作带来新的机遇和潜力。总的来说，研究人员综述了激光烧蚀法制备非线性光学纳米颗粒的研究进展，表明激光烧蚀法制备的非线性光学纳米颗粒具有良好的性能和多种功能。激光烧蚀法制备纳米颗粒是一种绿色、高效、通用的物理方法，适用于快速一步合成和潜在的大规模生产。

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