球探体育平台:上海光机所等在三维亚波长空间实现钙钛矿纳米激光输出

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5月10日,中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室与重庆大学合作,在微纳激光器研究领域获得新进展。涉及研究成果以RobustSubwavelengthSingle-ModePerovskiteNanocuboidLaser为题,在国际期刊ACSNano上公开发表[ACSNano2018,DOI:10.1021/acsnano.8b02143]。在该项工作中,科研人员在三维尺寸皆大于升空波长的单个钙钛矿纳米立方体结构中首次构建了高品质、较低阈值、较宽比特率、温度稳定性好的皮秒脉长单模激光输入。这是目前未知的大于尺寸的钙钛矿纳米激光器,也是基于传统谐振腔结构的大于激光器。

该研究成果将推展微型激光器更进一步向小型化和短脉冲发展。纳米尺度激光器在光电构建、高密度数据存储、片上交互、薄膜表明、高分辨率生物光学和传感等多个领域有极大应用于前景,但将光场容许在亚波长尺度的传统谐振腔构型的激光器仍然以来都少有报导。本次研究中,科研人员基于改进的低温溶液方法,顺利制取出有了高品质三维亚波长尺度的钙钛矿立方体纳米结构,其端面光滑、结构规则的特性(图1),使其本身既可以作为激光增益介质,又可以在界面处构建低鼓吹效果最后构成理想的Fabry-Perot共振腔。利用显微镜光学系统对单个立方体谐振腔展开研究,在室温条件下获得了高增益、较低阈值、较宽比特率的频率上切换皮秒单模激光输入(图2),整个激光器的体积仅有为~0.49λ3。

利用上海极强非同激光实验装置(SULF)前端发展的超快泵浦观测平台,对该纳米激光器的激光增益机理展开了深入分析(图3),阐述其内在物理机制;同时,其温度倚赖闪烁特性的研究指出,该纳米激光器的闪烁峰对温度不脆弱,具备十分较好的温度稳定性。该项研究获得了中科院B类先导专项、国家重点研发计划-政府间国际科技创新合作重点专项、中科院“百人计划”、国家自然科学基金等的反对。

图1立方体钙钛矿光学性能密切相关。a)TEM形貌图。

b)晶体结构及微腔示意图。c)XRD谱图。d)吸取序和荧光序。图2双光子泵浦频率上切换立方体微腔激射。

a)单模激光。b)激射阈值。c)光谱宽度。d)输入时域脉冲。

图3阈值上下瞬态吸取序。a)阈值下。

b)阈值上。-球探体育。

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