Récemment, le Laboratoire clé d'État de physique des lasers à champ fort de l'Institut d'optique et de machines de précision de Shanghai (SIPM), de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec l'Institut d'études avancées de l'Académie chinoise des sciences (HIAS) de Hangzhou et Huazhong. L'Université des sciences et technologies (HUST) a réalisé des lasers monomodes au chalcogénure de haute performance à des échelles inférieures à la longueur d'onde, basés sur l'étude du mécanisme de gain du chalcogénure avec la miniaturisation des lasers comme traction. Les résultats de la recherche connexe, intitulés Laser perovskite sub-wavelength résistant à l'eau à partir d'une nanocavité transparente à base de silice, ont été publiés dans Advanced Materials (Advanced Materials).
Les chalcogénures d'halogénures métalliques sont considérés comme l'un des supports de gain idéaux pour les dispositifs micro et nano-laser haute performance, avec des applications potentielles dans les systèmes de traitement de l'information photonique sur puce et dans l'optoélectronique intégrée future. Actuellement, la technologie dominante pour la préparation des lasers au chalcogénure utilise principalement la méthode de la solution. Comparée à elle, la technologie d'évaporation thermique est plus facile à réaliser une production sur de grandes surfaces avec une précision contrôlée et a déjà été appliquée dans les diodes électroluminescentes commerciales. Cependant, les films de chalcogénure évaporés thermiquement ont été moins étudiés pour les lasers en raison de leur forte défectuosité, et leurs performances sont donc en retard par rapport à leurs homologues traités en solution. En outre, un autre défi auquel sont confrontés les lasers à chalcogénure est qu'ils sont plus sensibles à l'humidité, ce qui limite l'application commerciale des dispositifs à base de chalcogénure, d'autant plus que peu de travaux expérimentaux ont été rapportés sur les lasers à chalcogénure dans l'eau.
un schéma de co-évaporation à trois sources ; b, spectres de fluorescence du chalcogénure ; c, durée de vie de la fluorescence ; df, spectres de fluorescence dépendant de la température de l'intensité de luminescence, de la largeur à mi-hauteur et des tracés de position du pic
Progrès de l'Institut des machines optiques de Shanghai dans la recherche de lasers ultrarapides haute fréquence et haute puissance à haute fréquence gravimétrique
af, mécanisme de dynamique de gain ; gi, mécanisme dynamique composé
a, spectres de sortie laser à cavité verticale sous-longueur d'onde ; b, diagramme d'entrée-sortie laser ; c, interférogramme laser ; d, diagramme de point de sortie laser ; e, schéma laser sous-marin ; f, spectres de sortie laser sous-marins ; g, 20 jours de sortie stable du laser sous-marin
L'étude a utilisé une stratégie de co-évaporation à trois sources assistée par un ligand pour développer un milieu de gain en couche mince de chalcogénure de haute qualité en introduisant des additifs pour ralentir la cristallisation, obtenir une passivation des défauts et une modulation à domaine limité. L'étude confirme que les films minces de chalcogénure optimisés possèdent d'excellentes propriétés de composite de support et des performances de gain optique améliorées grâce à des expériences de spectroscopie d'absorption transitoire ultrarapide. Inspirée par le gain élevé susmentionné, une structure symétrique simple basée sur une feuille de SiO2 symétrique transparente a été construite pour réaliser un laser à chalcogénure évaporé thermiquement monomode à faible seuil (13 μJ/cm2), qui peut fonctionner de manière stable et monomode sous l'eau pendant plus de 20 jours, et sa longueur de cohérence à longue portée (115,6 μm) et sa polarisation linéaire élevée (82 %) confirment encore les excellentes performances de ce laser miniaturisé. La longueur de cohérence longue portée (115,6 μm) et la polarisation linéaire élevée (82 %) confirment encore l'excellence de ce laser miniaturisé. La combinaison de cette structure de cavité verticale transparente compacte et simple et du processus d'évaporation thermique devrait fournir une stratégie de production de masse simple, robuste et fiable pour les futurs lasers à chalcogénure compatibles avec la photonique au silicium, et soutenir le développement de nouveaux types de dispositifs optoélectroniques à chalcogénure avec performance améliorée.
La recherche est soutenue par le programme national de recherche et de développement de Chine, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le programme pilote de recherche fondamentale de Shanghai.
