近日，山东大学陈峰课题组在《Nanoscale》(影响因子为7.367)上发表题为“Plasmonic nanoparticles embedded in single crystals synthesized by gold ion implantation for enhanced optical nonlinearity and efficient Q-switched lasing”(Nanoscale 10, 4228-4236, 2018; DOI: 10.1039/C7NR07304F)的研究论文，报道了金离子注入Nd:YAG单晶中纳米颗粒的合成及其光学特性。论文被选为Nanoscale当期的封底(back cover)。该论文的第一作者是博士研究生聂伟杰，通讯作者为陈峰教授。

研究通过金离子注入和热退火处理在Nd:YAG晶体中合成了嵌入式纳米球颗粒，产生表面等离激元共振效应(SPR)，使得Nd:YAG晶体在可见光波段的线性和非线性吸收都显著增强。其中，晶体的非线性吸收系数提升了5个数量级，同时表现出明显的可饱和吸收特性。利用Au:YAG作为饱和吸收体，实现了波长为639nm的调Q脉冲激光输出。另外，通过改变金离子的注入剂量可以有效调控材料的线性和非线性光学性质，从而为增强、调控介电材料的非线性性质提供了一种新的方案，为在脉冲激光产生中的应用提供了基础。 

　　研究使得Nd:YAG晶体在可见光波段的线性和非线性吸收都显著增强。通过改变金离子的注入剂量可以有效调控材料的线性和非线性光学性质，从而为增强、调控介电材料的非线性性质提供了一种新的方案，为在脉冲激光产生中的应用提供了基础。该项研究成果为后续研究开展提供了方向，具有重要意义。 

　　离子束是指以近似一致的速度沿几乎同一方向运动的一群离子。离子源用以获得离子束的装置。在各类离子源中，用得最多的是等离子体离子源，即用电场将离子从一团等离子体中引出来。这类离子源的主要参数由等离子体的密度、温度和引出系统的质量决定。属于这类离子源的有:潘宁放电型离子源射频离子源、微波离子源、双等离子体源、富立曼离子源等。另一类使用较多的离子源是电子碰撞型离子源，主要用于各种质谱仪器中。 

　　离子源的主要参数有：①离子束流强。即能够获得的有用离子束的等效电流强度，用电流单位A或mA表示。②有用离子百分比。即有用离子束占总离子束的百分比。一般来说，离子源给出的总离子束包括单电荷离子、多电荷离子、各种分子离子和杂质元素离子等的离子束。③能散度。由于离子的热运动和引出地点的不同，使得离子源给出的离子束的能量对要求的单一能量有一定离散，一般希望能散度尽量小，在高精度的离子束应用中尤其是这样。④束的聚焦性能。以离子束的截面和张角表示。聚焦不好的离子束在传输过程中会使离子大量丢失。获得良好聚焦特性的离子束的最终障碍是束中离子之间的静电排斥力，为了克服这一障碍，应尽早使离子获得较高能量。⑤离子源的效率。以离子束形式引出的工作物质占总消耗的工作物质的比例。⑥工作寿命。离子源一次安装以后使用的时间。