Kürzlich wurde das State Key Laboratory of Strong-Field Laser Physics des Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) der Chinese Academy of Sciences (CAS) in Zusammenarbeit mit dem Hangzhou Institute of Advanced Studies der Chinese Academy of Sciences (HIAS) und Huazhong gegründet Die Universität für Wissenschaft und Technologie (HUST) hat Hochleistungs-Chalkogenid-Einzelmodenlaser im Subwellenlängenmaßstab realisiert, basierend auf der Untersuchung des Chalkogenid-Verstärkungsmechanismus mit der Miniaturisierung von Lasern als Traktion. Die entsprechenden Forschungsergebnisse mit dem Titel „Water-resistent subwavelength perovskite lasering from transparent silica-based nanocavity“ wurden in Advanced Materials (Advanced Materials) veröffentlicht.
Metallhalogenidchalkogenide gelten als eines der idealen Verstärkungsmedien für Hochleistungs-Mikro- und Nanolasergeräte mit potenziellen Anwendungen in photonischen Informationsverarbeitungssystemen auf dem Chip und künftiger integrierter Optoelektronik. Derzeit verwendet die gängige Technologie zur Herstellung von Chalkogenidlasern hauptsächlich die Lösungsmethode. Im Vergleich dazu ermöglicht die thermische Verdampfungstechnologie eine einfachere großflächige Produktion mit kontrollierter Präzision und wurde bereits in kommerziellen Leuchtdioden eingesetzt. Allerdings wurden thermisch verdampfte Chalkogenidfilme aufgrund ihrer hohen Defektivität für Laser weniger untersucht und daher hinkt die Leistung den lösungsbehandelten Gegenstücken hinterher. Darüber hinaus besteht eine weitere Herausforderung bei Chalkogenidlasern darin, dass sie empfindlicher auf Feuchtigkeit reagieren, was die kommerzielle Anwendung von Geräten auf Chalkogenidbasis einschränkt, insbesondere da nur wenige experimentelle Arbeiten zu Chalkogenidlasern in Wasser gemeldet wurden.
a, Schema der Drei-Quellen-Co-Verdampfung; b, Chalkogenid-Fluoreszenzspektren; c, Fluoreszenzlebensdauer; df, temperaturabhängige Fluoreszenzspektren der Lumineszenzintensität, Halbwertsbreite und Peakpositionsdiagramme
Fortschritte des Shanghai Institute of Optical Machinery bei der Erforschung von Hochfrequenz- und Hochleistungs-Ultrakurzlasern bei hoher gravimetrischer Frequenz
af, Verstärkungsdynamikmechanismus; gi, zusammengesetzter Dynamikmechanismus
a, Subwellenlängen-Vertical-Cavity-Laser-Ausgangsspektren; b, Laser-Input-Output-Diagramm; c, Laserinterferogramm; d, Laser-Ausgangspunktdiagramm; e, Unterwasser-Laserschema; f, Unterwasser-Laserausgangsspektren; g, 20 Tage stabile Laserleistung unter Wasser
Die Studie nutzte eine ligandengestützte Drei-Quellen-Co-Verdampfungsstrategie, um hochwertige Chalkogenid-Dünnschicht-Verstärkungsmedien zu entwickeln, indem Additive eingeführt wurden, um die Kristallisation zu verlangsamen, Defektpassivierung und domänenbegrenzte Modulation zu erreichen. Die Studie bestätigt, dass die optimierten Chalkogenid-Dünnfilme hervorragende Trägerverbundeigenschaften und eine verbesserte optische Verstärkungsleistung durch ultraschnelle transiente Absorptionsspektroskopieexperimente aufweisen. Inspiriert durch die oben erwähnte hohe Verstärkung wurde eine einfache symmetrische Struktur auf der Grundlage einer transparenten symmetrischen SiO2-Folie konstruiert, um einen thermisch verdampften Chalkogenidlaser mit niedriger Schwelle (13 μJ/cm2) und einem Einzelmodus im Subwellenlängenmaßstab (120 nm) zu realisieren kann mehr als 20 Tage lang stabil und einmodig unter Wasser betrieben werden, und seine Kohärenzlänge über große Entfernungen (115,6 μm) und seine hohe lineare Polarisation (82 %) bestätigen die hervorragende Leistung dieses miniaturisierten Lasers. Die große Kohärenzlänge (115,6 μm) und die hohe lineare Polarisation (82 %) bestätigen die Exzellenz dieses miniaturisierten Lasers. Es wird erwartet, dass die Kombination dieser kompakten und einfachen transparenten vertikalen Hohlraumstruktur und des thermischen Verdampfungsprozesses eine einfache, robuste und zuverlässige Massenproduktionsstrategie für zukünftige Silizium-Photonik-kompatible Chalkogenidlaser bietet und die Entwicklung neuer Arten von optoelektronischen Chalkogenidgeräten unterstützt verbesserte Leistung.
Die Forschung wird vom National Key Research and Development Program of China, der National Natural Science Foundation of China und dem Shanghai Basic Research Pilot Program unterstützt.
