近几十年来，高强度激光技术快速发展，激光与新型材料的结合也为功能材料与器件设计带来新的研究方向。在半导体体系中，超快激发可驱动电子占据发生重分布，从而出现超快光学透明性等现象，其物理表现之一是瞬态泡利阻塞。

日本研究团队近期报告称，在InN薄膜中系统研究了瞬态泡利阻塞效应，并展示其可用于实现宽带超快光学开关。该研究由早稻田大学全球科学与工程中心及先进科学与工程研究生院贾俊军教授牵头。

研究采用泵浦-探测瞬态透射测量方法，并结合多色探测激光与第一性原理电子能带结构计算。相关成果已发表在《Physical Review B》。参与研究的人员还包括青山学院大学理工学研究科的重里裕三、分子科学研究所的寺聪、早稻田大学先进科学与工程研究生院的牧本俊树，以及日本国家计量研究所（NMIJ）、先进工业科学技术研究所（AIST）的八木隆。

研究结果显示，仅凭飞秒激光诱导的电子温度升高，就可以在瞬态尺度上阻断光学吸收，即便光激发产生的载流子数量相对于背景电子密度很小。研究团队据此指出，这一发现挑战了“实现宽带泡利阻塞需要大量载流子注入”的常见假设。

在光谱表现上，该开关效应覆盖可见光至近红外波段，并可呈现多个光谱开关中心，使得在单一材料平台上实现多色调制成为可能。贾俊军表示，这类全光开关可在飞秒至皮秒时间尺度内工作，速度水平高于电子晶体管的典型速度限制，并对片上光子电路等对速度与低延迟要求较高的应用场景具有意义。

研究还指出，现有多数光学调制器通常为窄带器件，往往针对单一波长优化；相比之下，本研究展示的瞬态泡利阻塞可在多条带间跃迁上形成宽带透明窗口，从而在可见光到近红外的宽光谱范围内实现光学调制。研究团队认为，这一特性适用于需要同时处理多种激光颜色的应用场景，包括自适应光子系统以及光通信中的波分复用技术。

此外，研究揭示的超快瞬态泡利阻塞非线性也被认为可为亚皮秒光激活与门控提供一种物理路径。研究团队表示，这类功能通常被视为可扩展光学神经网络中的关键要素之一。

贾俊军表示，该研究聚焦于信息技术中的一个基础问题，即如何以更快速度、更低能耗实现信号切换，并通过证明激光可在瞬间调控材料透明性，为超快、宽带与节能的光子器件提供了新的实现方向。