Recent, Laboratorul cheie de stat de fizică laser cu câmp puternic al Institutului de Optică și Mașini de Precizie din Shanghai (SIPM), Academia Chineză de Științe (CAS), în colaborare cu Institutul de Studii Avansate Hangzhou al Academiei Chineze de Științe (HIAS) și Huazhong Universitatea de Știință și Tehnologie (HUST), a realizat lasere monomod cu calcogenură de înaltă performanță la scări sublungimi de undă bazate pe studiul mecanismului de câștig al calcogenurii cu miniaturizarea laserelor ca tracțiune. Rezultatele cercetării aferente, intitulate Water-resistant subwavelength perovskite lasing from transparent silica-based nanocavity, au fost publicate în Advanced Materials (Advanced Materials).
Calcogenurile cu halogenuri metalice sunt considerate a fi unul dintre mediile de câștig ideale pentru dispozitivele micro- și nano-laser de înaltă performanță, cu potențiale aplicații în sistemele de procesare a informațiilor fotonice pe cip și viitoarele optoelectronice integrate. În prezent, tehnologia principală pentru prepararea laserelor cu calcogenură utilizează în principal metoda soluției. În comparație cu aceasta, tehnologia de evaporare termică este mai ușor de realizat producție pe suprafețe mari cu precizie controlată și a fost deja aplicată în diodele emițătoare de lumină comerciale. Cu toate acestea, filmele de calcogenură evaporate termic au fost mai puțin studiate pentru lasere datorită defectivității lor ridicate și, prin urmare, performanța este în urmă față de omologii lor tratați cu soluție. În plus, o altă provocare cu care se confruntă laserele cu calcogenură este că acestea sunt mai sensibile la umiditate, limitând aplicarea comercială a dispozitivelor pe bază de calcogenură, mai ales că s-au raportat puține lucrări experimentale privind laserele cu calcogenură în apă.
a, schema de coevaporare cu trei surse; b, spectre de fluorescență de calcogenuri; c, durata de viață a fluorescenței; df, spectre de fluorescență dependente de temperatură ale intensității luminiscenței, lățimii la jumătate de înălțime și grafice ale poziției de vârf
Progresul Institutului de Mașini Optice din Shanghai în cercetarea laserelor ultrarapide de înaltă frecvență și de mare putere la frecvență gravimetrică înaltă
af, mecanism de dinamică a câștigului; gi, mecanism de dinamică compusă
a, spectre de ieșire laser cu cavitate verticală sub-lungime de undă; b, diagramă de intrare-ieșire laser; c, interferograma laser; d, diagrama punctului de ieșire laser; e, schema laser subacvatic; f, spectre de ieșire laser subacvatice; g, 20 de zile de ieșire stabilă cu laser subacvatic
Studiul a folosit o strategie de co-evaporare cu trei surse asistată de ligand pentru a dezvolta medii de câștig de film subțire de calcogenură de înaltă calitate, prin introducerea de aditivi pentru a încetini cristalizarea, a obține pasivarea defectelor și modularea limitată la domeniu. Studiul confirmă că filmele subțiri optimizate de calcogenură au proprietăți excelente de compozit purtător și performanță îmbunătățită a câștigului optic prin experimente ultrarapide de spectroscopie de absorbție tranzitorie. Inspirată de câștigul mare menționat mai sus, a fost construită o structură simetrică simplă bazată pe o foaie de SiO2 simetrică transparentă pentru a realiza un laser cu calcogenură evaporat termic cu un singur mod (13 μJ/cm2) sub-lungimi de undă (120 nm), care poate fi operat stabil și monomod sub apă pentru mai mult de 20 de zile, iar lungimea sa de coerență pe distanță lungă (115,6 μm) și polarizarea liniară ridicată (82%) confirmă și mai mult performanța excelentă a acestui laser miniaturizat. Lungimea de coerență pe distanță lungă (115,6 μm) și polarizarea liniară ridicată (82%) confirmă și mai mult excelența acestui laser miniaturizat. Combinația dintre această structură verticală compactă și simplă transparentă și procesul de evaporare termică este de așteptat să ofere o strategie de producție în masă simplă, robustă și fiabilă pentru viitoarele lasere cu calcogenură compatibile cu fotonica cu siliciu și să sprijine dezvoltarea de noi tipuri de dispozitive optoelectronice cu calcogenură cu performanta imbunatatita.
Cercetarea este susținută de Programul Național de Cercetare și Dezvoltare Cheie din China, Fundația Națională de Științe Naturale din China și Programul Pilot de Cercetare de bază din Shanghai.
