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上海光機所成功制備單晶全無機鈣鈦礦CsPbBr3微腔獲得高溫穩(wěn)定的上轉(zhuǎn)換單模激射


來源:上海光學精密機械研究所

[導讀]  近日,中國科學院上海光學精密機械研究所與南京航空航天大學、中科院半導體研究所開展合作,成功制備出高品質(zhì)、低閾值的單晶全無機鈣鈦礦CsPbBr3微腔,并獲得高溫穩(wěn)定的上轉(zhuǎn)換單模激射。該研究為微腔在光學片上集成提供了新思路,相關研究成果已發(fā)表在ACS Photonics 期刊上。

中國粉體網(wǎng)訊  近日,中國科學院上海光學精密機械研究所與南京航空航天大學、中科院半導體研究所開展合作,成功制備出高品質(zhì)、低閾值的單晶全無機鈣鈦礦CsPbBr3微腔,并獲得高溫穩(wěn)定的上轉(zhuǎn)換單模激射。該研究為微腔在光學片上集成提供了新思路,相關研究成果已發(fā)表在ACS Photonics 期刊上。


  窄線寬、超高品質(zhì)的單模納米激光器在物理和工程方面有著諸多應用潛能,如片上光學集成、相干探測以及量子信息處理等。而全無機鈣鈦礦CsPbBr3半導體材料作為一種高增益材料受到了廣泛的關注與研究。但是,熱穩(wěn)定性差一直是限制該材料的最大問題。目前,絕大多數(shù)鈣鈦礦微腔只能在室溫甚至是低溫下才能獲得激射,這極大限制了高功率集成光電子設備以及鈣鈦礦電浦激光器的應用。因此,提升鈣鈦礦微腔的熱穩(wěn)定性,從而獲得穩(wěn)定的高品質(zhì)因子的單模激光輸出是一個亟待解決的問題。


  研究團隊制備的單晶全無機鈣鈦礦CsPbBr3微腔,首次將鈣鈦礦微腔的工作溫度提升到440K,且在440K溫度下,仍可以獲得540nm上轉(zhuǎn)換單模激射。該激射能在1.4倍閾值功率泵浦下以相對強度1維持60鐘(7.2×104 泵浦激勵循環(huán))。此外,在室溫下,通過800 nm的雙光子泵浦還可以獲得品質(zhì)因子高達1.01×104的單模激射輸出。研究團隊還利用3D立體仿真,解析了立方體微腔中的復雜模式,計算得出在立方微腔中存在多套模式。結(jié)果顯示,隨著微腔體積的減小,不僅模式的套數(shù)減少,模式數(shù)也減少。最終當立方體微腔的尺寸在1.7mm時,可獲得單模激光輸出。相關成果得到同行評審的一致認可。




  該研究由國家自然科學基金委員會(61675219, 61875256, 61475173, 11474297, 11674343)、中科院青年創(chuàng)新促進會以及上海市科學技術委員會資助完成(No. 17ZR1444000)。

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸)

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