50纳米！室温下最小尺寸全介质微纳激光在我国问世
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发布时间：
2021-04-30
中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室冷雨欣、杜鹃研究团队与华中科技大学教授唐江、深圳大学教授张晗团队合作，以激光技术小型化为牵引，基于新型增益介质发光原理与机制的探索，突破了传统衍射极限的限制，首次将全介质室温亚波长微纳激光器件的物理尺寸推进到50纳米，这是目前已知的最小尺寸的全介质微纳激光。
据悉，光信息处理能在减少能耗的同时将数据传输速度提高千倍，但是光子比电子更难掌控，如何在纳米尺寸高度集成的芯片上像操纵电子那样实现对光子的操控成为非常关键的一步。因此，研制出更小尺寸、更高增益、更低损耗的新型微纳激光器件，是光子芯片技术实现重大突破要解决的关键问题之一。
为了克服这种制约，研究团队研发出了一种尺寸仅为50纳米的新型深亚波长钙钛矿微纳激光器。
研究人员使用飞秒瞬态吸收光谱揭示了新型准二维钙钛矿薄膜增益介质的发光动力学机制，发现高达558每厘米的净增益寿命约50皮秒，并分析了超快级联能量传输和单线态及三线态激子等对增益的贡献。受其优异增益特性的启发，结合40纳米的增益介质，设计优化并最终采用10纳米厚的紫外胶及二氧化硅基底构成的超简“三明治”结构，最终在室温下实现了激光尺寸仅为50纳米的单模皮秒激光稳定运转。
准二维钙钛矿薄膜发光动力学及激光特性
2018年，该团队研究人员首次将室温运转的全介质微纳激光的尺寸发展到了400纳米的亚波长尺度，此次工作更是将此类激光的尺寸进一步发展到了深亚波长尺度。
据中国科学报报道，杜鹃表示，结合该工作中率先发展的简单“三明治”结构，将有望进一步推动钙钛矿激光器的发展进程和解决芯片上光电互联缺乏片上光源的“瓶颈”。
目前，该研究成果已发表于《美国化学学会—纳米》。该工作也得到国家自然科学基金、中科院先导B类专项、上海市优秀学术/技术带头人计划、中国博士后科学基金面上资助等项目的支持。
来源：集微网
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