有機半導體，因其獨特的光電性能，尤其是在柔性化、大面積、低成本以及節能環保等方面的顯著優勢，被認為是引領信息科技的顛覆性創新技術、“未來柔性電子技術的核心材料”，已經在發光二極管、太陽能電池、晶體管和激光器等多個領域展現出廣闊的應用前景。然而，現有的非線性光學技術通常需要巨大泵浦能量才能產生非線性光學效應。有機半導體自身光損傷風險較高，嚴重制約了其在非線性光學領域的應用。作為典型代表，受激拉曼散射因其特有的分子振動特征信號和靈活的光譜可調諧性，引領了拉曼激光器、相干拉曼散射顯微成像、硅基集成光子學等前沿領域的發展。然而，分子振動產生的拉曼增益普遍較低，需要施加較高泵浦能量才能克服損耗并獲取凈光學增益。如何實現“低閾值、高增益”的拉曼激射，一直是全球科學家面臨的難題。
南京郵電大學柔性電子全國重點實驗室/化學與生命科學學院黃維院士、賴文勇教授團隊與香港浸會大學謝國偉教授、新加坡國立大學劉小鋼院士合作，在有機半導體非線性光學研究領域取得里程碑式進展。團隊創新提出“光譜調諧增益誘導拉曼激射（STGI-SRS）”理論模型，揭示了分子振動與受激輻射共振匹配的核心機制，首次成功在有機半導體材料中實現拉曼信號的指數級放大和高效多階拉曼激射，而且無需依賴復雜的光學微腔結構。該研究突破了傳統非線性光學理論中“分子振動增益弱、依賴高能量泵浦”的瓶頸，為拓展有機半導體在拉曼激光等非線性光學領域的應用奠定了理論基礎，更為發展柔性拉曼激光器、實現高精度傳感檢測等提供新思路新方法。
研究成果近期以“Giant nonlinear Raman responses from organic semiconductors”為題發表在國際頂級學術期刊Nature Materials（《自然·材料》；DOI: 10.1038/s41563-025-02196-9）。
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