Недавно Государственная ключевая лаборатория лазерной физики сильного поля Шанхайского института оптики и точного машиностроения (SIPM) Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с Ханчжоуским институтом перспективных исследований Китайской академии наук (HIAS) и Huazhong Университет науки и технологий (HUST) реализовал высокопроизводительные халькогенидные одномодовые лазеры субволнового масштаба на основе изучения механизма усиления халькогенидов с миниатюризацией лазеров в качестве тяги. Соответствующие результаты исследования под названием «Водонепроницаемая субволновая генерация перовскита из прозрачной нанополости на основе кремнезема» были опубликованы в журнале Advanced Materials (Продвинутые материалы).
Халькогениды галогенидов металлов считаются одной из идеальных усиливающих сред для высокопроизводительных микро- и нанолазерных устройств с потенциальным применением во внутрикристальных системах фотонной обработки информации и будущей интегрированной оптоэлектронике. В настоящее время в основной технологии изготовления халькогенидных лазеров используется преимущественно растворный метод. По сравнению с ним, технология термического испарения позволяет легче обеспечить производство на больших площадях с контролируемой точностью и уже применяется в коммерческих светодиодах. Однако термически напыленные халькогенидные пленки менее изучены для лазеров из-за их высокой дефектности, поэтому их характеристики отстают от их аналогов, обработанных в растворе. Кроме того, еще одна проблема, с которой сталкиваются халькогенидные лазеры, заключается в том, что они более чувствительны к влажности, что ограничивает коммерческое применение устройств на основе халькогенидов, особенно с учетом небольшого количества экспериментальных работ по халькогенидным лазерам в воде.
а — схема совместного испарения с тремя источниками; б — спектры флуоресценции халькогенидов; в — время жизни флуоресценции; df — температурно-зависимые спектры флуоресценции интенсивности люминесценции, ширины полувысоты и положения пиков.
Прогресс Шанхайского института оптической техники в исследовании высокочастотных и мощных сверхбыстрых лазеров на высокой гравиметрической частоте
af — механизм динамики усиления; gi, механизм сложной динамики
а — выходные спектры субволнового лазера с вертикальным резонатором; б — схема ввода-вывода лазера; в — лазерная интерферограмма; г — диаграмма выходного пятна лазера; д — схема подводного лазера; е — спектры излучения подводного лазера; г, 20 дней стабильной мощности подводного лазера
В исследовании использовалась стратегия совместного испарения с тремя источниками с помощью лигандов для разработки высококачественных тонкопленочных халькогенидных усиливающих сред путем введения добавок для замедления кристаллизации, достижения пассивации дефектов и модуляции, ограниченной доменом. Исследование подтверждает, что оптимизированные тонкие пленки халькогенидов обладают превосходными свойствами композитного носителя и улучшенными характеристиками оптического усиления в экспериментах по спектроскопии сверхбыстрого переходного поглощения. Вдохновленная вышеупомянутым высоким коэффициентом усиления, была создана простая симметричная структура на основе прозрачного симметричного листа SiO2 для реализации низкопорогового (13 мкДж/см2) одномодового субволнового (120 нм) термически испаряемого халькогенидного лазера, который может стабильно работать в одномодовом режиме под водой более 20 дней, а его дальняя длина когерентности (115,6 мкм) и высокая линейная поляризация (82%) еще раз подтверждают отличные характеристики этого миниатюрного лазера. Длина когерентности большого радиуса действия (115,6 мкм) и высокая линейная поляризация (82%) еще раз подтверждают превосходство этого миниатюрного лазера. Ожидается, что сочетание этой компактной и простой структуры с вертикальной полостью и процесса термического испарения обеспечит простую, надежную и надежную стратегию массового производства будущих халькогенидных лазеров, совместимых с кремниевой фотоникой, а также поддержит разработку новых типов халькогенидных оптоэлектронных устройств с улучшенная производительность.
Исследование поддерживается Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая, Национальным фондом естественных наук Китая и Шанхайской пилотной программой фундаментальных исследований.
