浙江大學(xué)研制出全球首個(gè)電驅(qū)動(dòng)鈣鈦礦激光器

手機(jī)的人臉識(shí)別、汽車(chē)的雷達(dá)測(cè)距、醫(yī)院的激光手術(shù)......這些新技術(shù)的高速發(fā)展都離不開(kāi)激光。激光具有單色性強(qiáng)、方向性好、能量高度集中等優(yōu)勢(shì)，成為推動(dòng)光電信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。 [~0q )  
近日，浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院/海寧國(guó)際聯(lián)合學(xué)院狄大衛(wèi)教授、鄒晨研究員和趙保丹教授團(tuán)隊(duì)研制了世界上第一個(gè)電驅(qū)動(dòng)鈣鈦礦激光器。這是一個(gè)包含兩個(gè)光學(xué)微腔的“雙腔”激光器，它將低閾值鈣鈦礦單晶微腔子單元與高功率微腔鈣鈦礦LED子單元集成于同一個(gè)器件，形成了一個(gè)垂直堆疊的多層結(jié)構(gòu)。這種新型半導(dǎo)體激光器，其發(fā)射激光所需的最小電流(閾值電流)為 92A/cm²，比最好的有機(jī)半導(dǎo)體激光器還低一個(gè)數(shù)量級(jí)，且表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，并能在36.2 MHz的帶寬下實(shí)現(xiàn)快速調(diào)制，有望應(yīng)用于片上數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。 +=xRr?F  
相關(guān)研究研究成果以“Electrically driven lasing from a dual-cavity perovskite device”為題，發(fā)表在近期的《自然》雜志上。鄒晨是論文第一作者，狄大衛(wèi)、鄒晨、趙保丹為論文通訊作者，浙江大學(xué)為該研究唯一完成單位。 "+Yn;9  
創(chuàng)新雙光學(xué)微腔設(shè)計(jì) =C}<0<"iF  
激光器種類(lèi)繁多，其中半導(dǎo)體激光器是信息技術(shù)領(lǐng)域的重要光源，但其傳統(tǒng)制造工藝通常工序復(fù)雜且成本高昂。當(dāng)前，鈣鈦礦半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體和量子點(diǎn)等新型激光材料展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。它們可通過(guò)溶液法制備，不僅加工成本相對(duì)較低，而且更容易集成到可大規(guī)模量產(chǎn)的硅基光電子平臺(tái)上。在這些材料中，鈣鈦礦半導(dǎo)體因其發(fā)射光譜可調(diào)（可實(shí)現(xiàn)各種色彩），且在光泵浦（即光驅(qū)動(dòng)）條件下能實(shí)現(xiàn)極低的激光發(fā)射閾值，具有十分優(yōu)異的技術(shù)前景。 '%7]xp  
驅(qū)動(dòng)激光器工作所需的外部能量源主要包括電和光兩種形式。過(guò)去十余年間，全球?qū)W者在光驅(qū)動(dòng)鈣鈦礦激光方向取得了系列重要進(jìn)展，然而，光驅(qū)動(dòng)通常需要借助體積龐大的外部光源（如脈沖激光器），它使器件的適用范圍十分有限。研發(fā)電驅(qū)動(dòng)鈣鈦礦激光器，是鈣鈦礦光電子學(xué)領(lǐng)域一直以來(lái)的最大挑戰(zhàn)，也是全球眾多科研團(tuán)隊(duì)共同追尋的目標(biāo)。
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“為了實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)激光發(fā)射，我們發(fā)明了一種集成式的雙腔結(jié)構(gòu)。我們的方案是，將高功率微腔鈣鈦礦LED子單元與高質(zhì)量單晶鈣鈦礦微腔子單元緊湊地集成在同一器件中”，狄大衛(wèi)介紹。該器件將微腔鈣鈦礦LED在電激勵(lì)下產(chǎn)生的大量光子高效地耦合到第二個(gè)微腔中，并激發(fā)單晶鈣鈦礦增益介質(zhì)，產(chǎn)生激光。 '.v^seU