Nedavno je Državni ključni laboratorij za lasersko fiziko močnega polja Šanghajskega inštituta za optiko in precizne stroje (SIPM) Kitajske akademije znanosti (CAS) v sodelovanju z Inštitutom za napredne študije Hangzhou Kitajske akademije znanosti (HIAS) in Huazhong Univerza za znanost in tehnologijo (HUST) je realizirala visoko zmogljive halkogenidne enomodne laserje na lestvicah podvalovnih dolžin na podlagi študije mehanizma pridobivanja halkogenidov z miniaturizacijo laserjev kot vleko. Povezani rezultati raziskave z naslovom Water-resistant subwavellength perovskite lasing from transparent nanocavity na osnovi silicijevega dioksida so bili objavljeni v Advanced Materials (Advanced Materials).
Halkogenidi kovinskih halogenidov veljajo za enega od idealnih medijev za pridobivanje visokozmogljivih mikro- in nano-laserskih naprav, s potencialnimi aplikacijami v sistemih za obdelavo fotonskih informacij na čipu in prihodnji integrirani optoelektroniki. Trenutno glavna tehnologija za pripravo halkogenidnih laserjev uporablja predvsem metodo raztopine. V primerjavi z njo je s tehnologijo termičnega izhlapevanja lažje doseči proizvodnjo velikih površin z nadzorovano natančnostjo in je bila že uporabljena v komercialnih svetlečih diodah. Vendar pa so bili termično uparjeni halkogenidni filmi manj raziskani za laserje zaradi njihove visoke pomanjkljivosti, zato učinkovitost zaostaja za njihovimi primerki, obdelanimi z raztopino. Poleg tega je še en izziv, s katerim se soočajo halkogenidni laserji, ta, da so bolj občutljivi na vlago, kar omejuje komercialno uporabo naprav, ki temeljijo na halkogenidih, zlasti ker je bilo o halkogenidnih laserjih v vodi malo eksperimentalnega dela.
a, shema soizparevanja s tremi viri; b, spektri fluorescence halkogenidov; c, življenjska doba fluorescence; df, temperaturno odvisni spektri fluorescence intenzitete luminescence, širine polovične višine in krivulje položaja vrha
Napredek Šanghajskega inštituta za optične stroje pri raziskavah visokofrekvenčnih in močnih ultrahitrih laserjev pri visoki gravimetrični frekvenci
af, mehanizem dinamike ojačanja; gi, mehanizem sestavljene dinamike
a, izhodni spektri laserja z navpično votlino pod valovno dolžino; b, laserski vhodno-izhodni diagram; c, laserski interferogram; d, diagram laserske izhodne točke; e, shema podvodnega laserja; f, izhodni spektri podvodnega laserja; g, 20 dni podvodnega laserskega stabilnega izpisa
Študija je uporabila strategijo soizparevanja s tremi viri s pomočjo liganda za razvoj visokokakovostnih halkogenidnih tankoslojnih pridobitvenih medijev z uvedbo dodatkov za upočasnitev kristalizacije, doseganje pasivizacije napak in domensko omejene modulacije. Študija potrjuje, da imajo optimizirane halkogenidne tanke plasti odlične nosilne kompozitne lastnosti in izboljšano zmogljivost optičnega ojačanja z ultrahitrimi poskusi prehodne absorpcijske spektroskopije. Po navdihu zgoraj omenjenega visokega ojačenja je bila izdelana preprosta simetrična struktura, ki temelji na prozorni simetrični plošči SiO2, da bi realiziral nizkopražni (13 μJ/cm2) enomodni termično uparjeni halkogenidni laser na skali podvalovne dolžine (120 nm), ki lahko deluje stabilno in enomodno pod vodo več kot 20 dni, njegova koherenčna dolžina velikega dosega (115,6 μm) in visoka linearna polarizacija (82 %) pa dodatno potrjujeta odlično delovanje tega miniaturiziranega laserja. Koherenčna dolžina velikega dosega (115,6 μm) in visoka linearna polarizacija (82 %) dodatno potrjujeta odličnost tega miniaturiziranega laserja. Pričakuje se, da bo kombinacija te kompaktne in enostavne prozorne strukture navpične votline in postopka toplotnega izhlapevanja zagotovila preprosto, robustno in zanesljivo strategijo množične proizvodnje za prihodnje halkogenidne laserje, združljive s silicijevo fotoniko, ter podprla razvoj novih tipov halkogenidnih optoelektronskih naprav z izboljšano delovanje.
Raziskavo podpirajo Nacionalni ključni raziskovalni in razvojni program Kitajske, Nacionalna naravoslovna fundacija Kitajske in Šanghajski pilotni program za osnovne raziskave.
