Peking University innså en Perovskite kontinuerlig laserkilde mindre enn 1 kvadratmikron

Peking University innså en perovskitt kontinuerliglaserkildeMindre enn 1 kvadratmikron
Det er viktig å konstruere en kontinuerlig laserkilde med et enhetsområde som er mindre enn 1μm2 for å oppfylle kravet til lavt energiforbruk av optisk sammenkobling på chip (<10 FJ bit-1). Når enhetsstørrelsen avtar, øker imidlertid optiske og materielle tap betydelig, så det er ekstremt utfordrende å oppnå sub-mikron enhetsstørrelse og kontinuerlig optisk pumping av laserkilder. De siste årene har halogenid -perovskittmaterialer fått omfattende oppmerksomhet innen kontinuerlig optisk pumpet lasere på grunn av deres høye optiske gevinst og unike Exciton Polariton -egenskaper. Enhetsområdet til Perovskite kontinuerlige laserkilder som er rapportert så langt er fremdeles større enn 10μm2, og submicron laserkilder krever alle pulserende lys med høyere pumpens energitetthet for å stimulere.

Som svar på denne utfordringen utarbeidet forskningsgruppen for Zhang Qing fra School of Materials Science and Engineering ved Peking University med suksess av høy kvalitet Perovskite submicron enkeltkrystallmaterialer for å oppnå kontinuerlige optiske pumpende laserkilder med et enhetsområde så lavt som 0,65μm2. Samtidig avsløres fotonet. Mekanismen for eksitonpolariton i submicron kontinuerlig optisk pumpet lasingprosess er dypt forstått, noe som gir en ny idé for utvikling av små terskel -halvlederlasere med lav terskel. Resultatene fra studien, med tittelen “Continuous Wave Pumped Perovskite Lasers med enhetsområde under 1 μm2,” ble nylig publisert i avanserte materialer.

I dette arbeidet ble det uorganiske perovskitt CSPBBR3 enkeltkrystallmikronarket fremstilt på safirunderlag ved kjemisk dampavsetning. Det ble observert at den sterke koblingen av perovskitt -eksitoner med lydveggmikrokavitetsfotonene ved romtemperatur resulterte i dannelse av eksitonisk polariton. Gjennom en serie bevis, for eksempel lineær for ikke-lineær utslippsintensitet, smal linjebredde, emisjonspolarisasjonstransformasjon og romlig koherenstransformasjon ved terskel, er den kontinuerlige optisk pumpet fluorescenslase av sub-mikron størrelse CSPBBR3 enkeltkrystall bekreftet, og enhetsområdet er så lavt som 0,65 °,65 ° Crystall. Samtidig ble det funnet at terskelen til submikronlaserkilden er sammenlignbar med den for den store laserkilden, og til og med kan være lavere (figur 1).

Figur 1. Kontinuerlig optisk pumpet submicron cspbbr3Laser lyskilde

Videre utforsker dette arbeidet både eksperimentelt og teoretisk, og avslører mekanismen for eksitonpolariserte eksitoner i realiseringen av submicron kontinuerlige laserkilder. Den forbedrede foton-eksiton-koblingen i submicron perovskites resulterer i en betydelig økning i gruppens brytningsindeks til omtrent 80, noe som vesentlig øker modusforsterkningen for å kompensere for modus-tapet. Dette resulterer også i en perovskite submicron laserkilde med en høyere effektiv mikrokavitetskvalitetsfaktor og en smalere utslippslinjebredde (figur 2). Mekanismen gir også ny innsikt i utviklingen av lasere med liten størrelse, lav-terskel-lasere basert på andre halvledermaterialer.

Figur 2. Mekanisme for sub-mikron laserkilde ved bruk av eksitoniske polarizoner

Song Jiepeng, en Zhibo -student i 2020 fra School of Materials Science and Engineering ved Peking University, er den første forfatteren av papiret, og Peking University er den første enheten i papiret. Zhang Qing og Xiong Qihua, professor i fysikk ved Tsinghua University, er de tilsvarende forfatterne. Arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation of China og Beijing Science Foundation for Outstanding Young People.