Nylig har State Key Laboratory of Strong-Field Laser Physics ved Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), i samarbeid med Hangzhou Institute of Advanced Studies of Chinese Academy of Sciences (HIAS) og Huazhong University of Science and Technology (HUST), har realisert høyytelses kalkogenid-enkelmoduslasere på subbølgelengdeskalaer basert på studiet av kalkogenidforsterkningsmekanismen med miniatyrisering av lasere som trekkraft. De relaterte forskningsresultatene, med tittelen Water-resistant subwavelength perovskite lasering from transparent silica-based nanocaavity, ble publisert i Advanced Materials (Advanced Materials).
Metallhalogenidkalkogenider anses å være et av de ideelle forsterkningsmediene for høyytelses mikro- og nanolaserenheter, med potensielle anvendelser i fotoniske informasjonsbehandlingssystemer på brikken og fremtidig integrert optoelektronikk. For tiden bruker mainstream-teknologien for fremstilling av kalkogenidlasere hovedsakelig løsningsmetoden. Sammenlignet med det er termisk fordampningsteknologi lettere å oppnå storarealproduksjon med kontrollert presisjon og har allerede blitt brukt i kommersielle lysemitterende dioder. Imidlertid har termisk fordampede kalkogenidfilmer blitt mindre studert for lasere på grunn av deres høye defekt, og derfor henger ytelsen etter deres løsningsbehandlede kolleger. I tillegg er en annen utfordring for kalkogenidlasere at de er mer følsomme for fuktighet, noe som begrenser den kommersielle bruken av kalkogenidbaserte enheter, spesielt siden det er rapportert lite eksperimentelt arbeid på kalkogenidlasere i vann.
a, tre-kilde co-evaporation skjematisk; b, kalkogenidfluorescensspektre; c, fluorescens levetid; df, temperaturavhengige fluorescensspektra for luminescensintensitet, halvhøydebredde og toppposisjonsplott
Fremgang ved Shanghai Institute of Optical Machinery i forskningen av høyfrekvente og høyeffekts ultraraske lasere ved høy gravimetrisk frekvens
af, få dynamikk mekanisme; gi, sammensatt dynamikkmekanisme
a, sub-bølgelengde vertikal hulrom laser utgangsspektra; b, laser input-output diagram; c, laserinterferogram; d, laserutgangspunktdiagram; e, skjematisk undervannslaser; f, undervanns laserutgangsspektre; g, 20 dager med undervanns laser stabil utgang
Studien brukte en ligand-assistert tre-kilde co-evaporation strategi for å utvikle høykvalitets kalkogenid tynnfilm gain media ved å introdusere additiver for å bremse krystallisering, oppnå defekt passivering og domenebegrenset modulering. Studien bekrefter at de optimaliserte kalkogenid-tynne filmene har utmerkede bærerkomposittegenskaper og forbedret optisk forsterkningsytelse ved ultraraske forbigående absorpsjonsspektroskopiske eksperimenter. Inspirert av den nevnte høye forsterkningen ble en enkel symmetrisk struktur basert på et transparent symmetrisk SiO2-ark konstruert for å realisere en lavterskel (13 μJ/cm2) enkelmodus sub-bølgelengdeskala (120 nm) termisk fordampet kalkogenidlaser, som kan betjenes stabilt og enkeltmodus under vann i mer enn 20 dager, og dens lange koherenslengde (115,6 μm) og høye lineære polarisering (82%) bekrefter ytterligere den utmerkede ytelsen til denne miniatyriserte laseren. Koherenslengden på lang rekkevidde (115,6 μm) og høy lineær polarisering (82%) bekrefter ytterligere fortreffeligheten til denne miniatyriserte laseren. Kombinasjonen av denne kompakte og enkle gjennomsiktige vertikale kavitetsstrukturen og termisk fordampningsprosess forventes å gi en enkel, robust og pålitelig masseproduksjonsstrategi for fremtidige silisiumfotonikkkompatible kalkogenidlasere, og støtte utviklingen av nye typer kalkogenidoptoelektroniske enheter med forbedret ytelse.
Forskningen er støttet av Kinas nasjonale nøkkelforsknings- og utviklingsprogram, Kinas nasjonale naturvitenskapelige stiftelse og Shanghai Basic Research Pilot Program.
