최근 중국과학원(CAS) 상하이광학정밀기계연구소(SIPM)의 강력장 레이저 물리학 국가 핵심 연구소는 중국과학원 항저우 고등연구소(HIAS) 및 화중(Huazhong)과 협력하여 과학기술대학교(HUST)는 견인력으로 레이저의 소형화를 이용한 칼코겐화물 이득 메커니즘에 대한 연구를 기반으로 서브파장 규모에서 고성능 칼코겐화물 단일 모드 레이저를 구현했습니다. 투명 실리카 기반 나노공동에서 발생하는 방수성 서브파장 페로브스카이트 레이저라는 제목의 관련 연구 결과가 Advanced Materials(Advanced Materials)에 게재되었습니다.
금속 할로겐화물 칼코게나이드는 온칩 광 정보 처리 시스템 및 미래 통합 광전자공학에 잠재적으로 응용될 수 있는 고성능 마이크로 및 나노 레이저 장치를 위한 이상적인 이득 매체 중 하나로 간주됩니다. 현재 칼코게나이드 레이저 제조의 주류 기술은 주로 용액법을 사용하고 있다. 이에 비해 열증착 기술은 정밀도를 제어하면서 대면적 생산이 용이하고 이미 상용 발광다이오드에 적용됐다. 그러나 열적으로 증발된 칼코게나이드 필름은 높은 결함으로 인해 레이저에 대해 덜 연구되었으며 따라서 성능은 용액 처리된 필름보다 뒤떨어집니다. 또한, 칼코게나이드 레이저가 직면한 또 다른 과제는 습도에 더 민감하여 칼코게나이드 기반 장치의 상업적 적용을 제한한다는 점입니다. 특히 수중 칼코게나이드 레이저에 대한 실험 작업이 거의 보고되지 않았기 때문입니다.
a, 3-소스 공동 증발 개략도; b, 칼코게나이드 형광 스펙트럼; c, 형광 수명; df, 발광 강도, 절반 높이 폭 및 피크 위치 플롯의 온도 의존적 형광 스펙트럼
높은 중량 주파수에서 고주파 및 고출력 초고속 레이저 연구에 있어 상하이 광학 기계 연구소의 발전
af, 역학 메커니즘 획득; gi, 복합 역학 메커니즘
a, 하위 파장 수직 공동 레이저 출력 스펙트럼; b, 레이저 입출력 다이어그램; c, 레이저 간섭계; d, 레이저 출력 스폿 다이어그램; e, 수중 레이저 회로도; f, 수중 레이저 출력 스펙트럼; g, 20일간 수중 레이저 안정 출력
이 연구에서는 결정화 속도를 늦추고 결함 보호 및 도메인 제한 변조를 달성하기 위해 첨가제를 도입함으로써 고품질 칼코게나이드 박막 이득 매체를 개발하기 위해 리간드 지원 3소스 공동 증발 전략을 사용했습니다. 이 연구는 최적화된 칼코게나이드 박막이 초고속 과도 흡수 분광학 실험을 통해 탁월한 캐리어 복합 특성과 향상된 광학 이득 성능을 가짐을 확인합니다. 앞서 언급한 높은 이득에서 영감을 받아 투명한 대칭형 SiO2 시트를 기반으로 한 간단한 대칭 구조를 구성하여 낮은 임계값(13μJ/cm2) 단일 모드 하위 파장 규모(120nm) 열 증발 칼코게나이드 레이저를 구현했습니다. 수중에서 20일 이상 안정적으로 단일 모드로 작동할 수 있으며, 장거리 결맞음 길이(115.6μm)와 높은 선형 편광(82%)은 이 소형 레이저의 뛰어난 성능을 더욱 확증해 줍니다. 장거리 간섭 길이(115.6μm)와 높은 선형 편광(82%)은 이 소형 레이저의 우수성을 더욱 확증합니다. 이 작고 단순한 투명 수직 공동 구조와 열 증발 공정의 결합은 미래의 실리콘 포토닉스 호환 칼코게나이드 레이저를 위한 간단하고 견고하며 신뢰할 수 있는 대량 생산 전략을 제공하고 새로운 유형의 칼코게나이드 광전자 장치 개발을 지원할 것으로 예상됩니다. 향상된 성능.
이 연구는 중국 국가 핵심 연구 개발 프로그램, 중국 국립 자연과학 재단, 상하이 기초 연구 파일럿 프로그램의 지원을 받습니다.
