Nedavno je Državni ključni laboratorij za fiziku lasera jakog polja Šangajskog instituta za optiku i precizne strojeve (SIPM), Kineske akademije znanosti (CAS), u suradnji s Hangzhou Institutom za napredne studije Kineske akademije znanosti (HIAS) i Huazhongom Sveučilište za znanost i tehnologiju (HUST), realiziralo je visokoučinkovite kalkogenidne monomodne lasere na skalama podvalnih duljina na temelju proučavanja mehanizma pojačanja kalkogenida s minijaturizacijom lasera kao vuče. Povezani rezultati istraživanja, pod nazivom Water-resistant subwavellength perovskite lasering from transparent nanocavity temeljen na siliciju, objavljeni su u Advanced Materials (Advanced Materials).
Kalkogenidi metalnih halogenida smatraju se jednim od idealnih medija za pojačanje za mikro- i nano-laserske uređaje visokih performansi, s potencijalnom primjenom u sustavima fotonske obrade informacija na čipu i budućoj integriranoj optoelektronici. Trenutno, glavna tehnologija za pripremu halkogenidnih lasera uglavnom koristi metodu otopine. U usporedbi s njom, tehnologijom toplinskog isparavanja lakše je postići proizvodnju velikih površina s kontroliranom preciznošću i već je primijenjena u komercijalnim svjetlećim diodama. Međutim, toplinski ispareni halkogenidni filmovi manje su proučavani za lasere zbog njihove visoke defektnosti, pa stoga performanse zaostaju za njihovim parnjacima tretiranim otopinom. Osim toga, još jedan izazov s kojim se suočavaju kalkogenidni laseri je taj što su osjetljiviji na vlagu, ograničavajući komercijalnu primjenu uređaja koji se temelje na kalkogenidima, posebno jer je malo eksperimentalnog rada objavljeno na kalkogenidnim laserima u vodi.
a, shema suisparavanja s tri izvora; b, spektri fluorescencije halkogenida; c, životni vijek fluorescencije; df, spektri fluorescencije ovisni o temperaturi intenziteta luminescencije, širina poluvisine i grafikoni položaja vrha
Napredak Šangajskog instituta za optičke strojeve u istraživanju ultrabrzih lasera visoke frekvencije i velike snage na visokoj gravimetrijskoj frekvenciji
af, mehanizam dinamike pojačanja; gi, složeni dinamički mehanizam
a, izlazni spektar lasera s okomitom šupljinom ispod valne duljine; b, laserski ulazno-izlazni dijagram; c, laserski interferogram; d, dijagram točke laserskog izlaza; e, shema podvodnog lasera; f, izlazni spektar podvodnog lasera; g, 20 dana podvodnog laserskog stabilnog izlaza
U studiji je korištena strategija zajedničkog isparavanja s tri izvora potpomognuta ligandom za razvoj visokokvalitetnih halkogenidnih tankoslojnih medija za dobivanje uvođenjem aditiva za usporavanje kristalizacije, postizanje pasivizacije defekata i domenski ograničene modulacije. Studija potvrđuje da optimizirani halkogenidni tanki filmovi imaju izvrsna svojstva kompozita nosača i poboljšane performanse optičkog pojačanja eksperimentima ultrabrze prijelazne apsorpcijske spektroskopije. Nadahnuta gore spomenutim visokim pojačanjem, konstruirana je jednostavna simetrična struktura temeljena na prozirnoj simetričnoj SiO2 ploči za realizaciju termički isparenog kalkogenidnog lasera niskog praga (13 μJ/cm2) s jednim modom podvalne duljine (120 nm), koji može raditi stabilno i jednomodno pod vodom više od 20 dana, a njegova duljina koherencije dugog dometa (115,6 μm) i visoka linearna polarizacija (82%) dodatno potvrđuju izvrsnu izvedbu ovog minijaturiziranog lasera. Duljina koherencije velikog dometa (115,6 μm) i visoka linearna polarizacija (82%) dodatno potvrđuju izvrsnost ovog minijaturiziranog lasera. Očekuje se da će kombinacija ove kompaktne i jednostavne prozirne vertikalne strukture šupljine i procesa toplinskog isparavanja pružiti jednostavnu, robusnu i pouzdanu strategiju masovne proizvodnje za buduće kalkogenidne lasere kompatibilne sa silicijevom fotonikom i podržati razvoj novih tipova kalkogenidnih optoelektroničkih uređaja s poboljšane performanse.
Istraživanje podupiru Nacionalni ključni istraživački i razvojni program Kine, Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine i Šangajski pilot program temeljnih istraživanja.
