Recentemente, o Laboratório Estatal de Física de Laser de Campo Forte do Instituto de Óptica e Máquinas de Precisão de Xangai (SIPM), da Academia Chinesa de Ciências (CAS), em colaboração com o Instituto de Estudos Avançados de Hangzhou da Academia Chinesa de Ciências (HIAS) e Huazhong A Universidade de Ciência e Tecnologia (HUST) realizou lasers monomodo de calcogeneto de alto desempenho em escalas de comprimento de onda com base no estudo do mecanismo de ganho de calcogeneto com a miniaturização de lasers como tração. Os resultados da pesquisa relacionada, intitulados Laser de perovskita de comprimento de onda resistente à água a partir de nanocavidades transparentes à base de sílica, foram publicados em Advanced Materials (Advanced Materials).
Os calcogenetos de iodetos metálicos são considerados um dos meios de ganho ideais para dispositivos micro e nano-laser de alto desempenho, com aplicações potenciais em sistemas de processamento de informação fotônica on-chip e futura optoeletrônica integrada. Atualmente, a principal tecnologia para a preparação de lasers de calcogeneto utiliza principalmente o método de solução. Em comparação com ela, a tecnologia de evaporação térmica é mais fácil de obter produção em grandes áreas com precisão controlada e já foi aplicada em diodos emissores de luz comerciais. No entanto, os filmes de calcogeneto evaporados termicamente têm sido menos estudados para lasers devido à sua alta defectividade e, portanto, o desempenho fica atrás de seus equivalentes tratados com solução. Além disso, outro desafio enfrentado pelos lasers de calcogeneto é que eles são mais sensíveis à umidade, limitando a aplicação comercial de dispositivos à base de calcogeneto, especialmente porque pouco trabalho experimental foi relatado sobre lasers de calcogeneto em água.
a, esquema de coevaporação de três fontes; b, espectros de fluorescência de calcogeneto; c, vida útil da fluorescência; df, espectros de fluorescência dependentes da temperatura de intensidade de luminescência, largura de meia altura e gráficos de posição de pico
Progresso do Instituto de Máquinas Ópticas de Xangai na pesquisa de lasers ultrarrápidos de alta frequência e alta potência em alta frequência gravimétrica
af, mecanismo de dinâmica de ganho; gi, mecanismo de dinâmica composta
a, espectros de saída de laser de cavidade vertical de subcomprimento de onda; b, diagrama de entrada-saída do laser; c, interferograma a laser; d, diagrama de pontos de saída do laser; e, esquema de laser subaquático; f, espectros de saída de laser subaquático; g, 20 dias de saída estável de laser subaquático
O estudo utilizou uma estratégia de co-evaporação de três fontes assistida por ligante para desenvolver meios de ganho de filme fino de calcogeneto de alta qualidade, introduzindo aditivos para retardar a cristalização, obter passivação de defeitos e modulação limitada por domínio. O estudo confirma que os filmes finos de calcogeneto otimizados possuem excelentes propriedades de compósitos transportadores e melhor desempenho de ganho óptico por meio de experimentos de espectroscopia de absorção transiente ultrarrápida. Inspirado no alto ganho acima mencionado, uma estrutura simétrica simples baseada em uma folha simétrica transparente de SiO2 foi construída para realizar um laser de calcogeneto evaporado termicamente de baixo limiar (13 μJ/cm2) monomodo em escala de subcomprimento de onda (120 nm), que pode ser operado de forma estável e de modo único debaixo d'água por mais de 20 dias, e seu comprimento de coerência de longo alcance (115,6 μm) e alta polarização linear (82%) confirmam ainda mais o excelente desempenho deste laser miniaturizado. O comprimento de coerência de longo alcance (115,6 μm) e a alta polarização linear (82%) confirmam ainda mais a excelência deste laser miniaturizado. Espera-se que a combinação desta estrutura de cavidade vertical transparente compacta e simples e do processo de evaporação térmica forneça uma estratégia de produção em massa simples, robusta e confiável para futuros lasers de calcogeneto compatíveis com fotônica de silício e apoie o desenvolvimento de novos tipos de dispositivos optoeletrônicos de calcogeneto com performance melhorada.
A pesquisa é apoiada pelo Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento da China, pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China e pelo Programa Piloto de Pesquisa Básica de Xangai.
