Наскоро Държавната ключова лаборатория по лазерна физика на силно поле на Шанхайския институт по оптика и прецизни машини (SIPM), Китайската академия на науките (CAS), в сътрудничество с Хангжуския институт за напреднали изследвания на Китайската академия на науките (HIAS) и Huazhong Университетът за наука и технологии (HUST) е реализирал високоефективни халкогенидни едномодови лазери при подвълнови скали въз основа на изследването на халкогенидния механизъм за усилване с миниатюризацията на лазерите като сцепление. Резултатите от свързаните изследвания, озаглавени Водоустойчиво подвълново излъчване на перовскит от прозрачна нанокухина на базата на силициев диоксид, бяха публикувани в Advanced Materials (Advanced Materials).
Халкогенидите на металните халиди се считат за една от идеалните среди за усилване за високопроизводителни микро- и нанолазерни устройства, с потенциални приложения в системи за обработка на фотонна информация на чип и бъдеща интегрирана оптоелектроника. Понастоящем основната технология за получаване на халкогенидни лазери използва главно метода на разтвора. В сравнение с нея, технологията за термично изпаряване е по-лесна за постигане на производство на голяма площ с контролирана прецизност и вече е приложена в търговските диоди, излъчващи светлина. Въпреки това термично изпарените халкогенидни филми са по-слабо проучени за лазери поради тяхната висока дефектност и следователно производителността изостава от техните двойници, третирани с разтвор. В допълнение, друго предизвикателство, пред което са изправени халкогенидните лазери, е, че те са по-чувствителни към влажност, ограничавайки търговското приложение на устройства, базирани на халкогениди, особено след като се съобщава за малко експериментална работа върху халкогенидни лазери във вода.
а, схема на съвместно изпаряване с три източника; b, халкогенидни флуоресцентни спектри; c, живот на флуоресценцията; df, зависими от температурата флуоресцентни спектри на интензитет на луминесценция, ширина на половината височина и графики на позицията на пика
Напредък на Шанхайския институт по оптични машини в изследването на високочестотни и мощни ултрабързи лазери при висока гравиметрична честота
af, механизъм за динамика на усилването; gi, сложен динамичен механизъм
а, изходни спектри на лазер с вертикална кухина с дължина на вълната; b, лазерна входно-изходна диаграма; c, лазерна интерферограма; d, диаграма на лазерно изходно петно; e, подводна лазерна схема; f, изходни спектри на подводен лазер; g, 20 дни подводен лазерен стабилен изход
Проучването използва стратегия за съвместно изпаряване с три източника, подпомагана от лиганд, за да се разработи висококачествена халкогенидна тънкослойна среда за усилване чрез въвеждане на добавки за забавяне на кристализацията, постигане на пасивация на дефекти и ограничена от домейна модулация. Проучването потвърждава, че оптимизираните халкогенидни тънки филми имат отлични композитни свойства на носителя и подобрени характеристики на оптичното усилване чрез свръхбързи експерименти с преходна абсорбционна спектроскопия. Вдъхновена от гореспоменатото високо усилване, проста симетрична структура, базирана на прозрачен симетричен SiO2 лист, беше конструирана за реализиране на халкогениден лазер с нисък праг (13 μJ/cm2) с термично изпаряване с дължина на вълната (120 nm) с един режим, който може да работи стабилно и в един режим под вода за повече от 20 дни, а дължината на кохерентност на дълъг обхват (115,6 μm) и високата линейна поляризация (82%) допълнително потвърждават отличното представяне на този миниатюризиран лазер. Кохерентната дължина на дългия обхват (115,6 μm) и високата линейна поляризация (82%) допълнително потвърждават превъзходството на този миниатюризиран лазер. Очаква се комбинацията от тази компактна и проста прозрачна структура с вертикална кухина и процес на термично изпаряване да осигури проста, здрава и надеждна стратегия за масово производство за бъдещи халкогенидни лазери, съвместими със силициева фотоника, и да подпомогне разработването на нови типове халкогенидни оптоелектронни устройства с подобрена производителност.
Изследването е подкрепено от Националната програма за ключови изследвания и развитие на Китай, Националната природонаучна фондация на Китай и Шанхайската пилотна програма за основни изследвания.
