基于軸向耦合納米線異質結實現雙色單模激光

遲力峰

基于軸向耦合納米線異質結實現雙色單模激光

微納激光作為一種波長或亞波長的相干光源，在高通量生物化學傳感、激光顯示以及片上光信息傳輸與處理等諸多領域具有非常重要的應用1-3。目前的多色微納激光器通常是將不同增益介質集成在同一器件中而實現的4。然而在這樣的器件中往往由于缺少可以適應于多增益區間的模式選擇機制，所得到的多色激光器大多以多模式運行。多模式的激光會造成信號的隨機波動和偽信號的產生，這也是多色激光應用于各種光子學器件尤其是光子學信息處理時所面臨的一個關鍵問題5。

最近，中國科學院化學研究所光化學重點實驗室趙永生研究員課題組首次實現了多增益區間的相互模式選擇，向有機高性能激光器的可控構建邁出了堅實的一步。相關成果近期發表在 Science Adνances上6。

研究人員選擇兩種具有較好光學增益性質的有機分子，利用液相自組裝的方式制備了表面光滑形貌規整的兩種有機納米線。充分利用微操控手段在材料選擇和結構搭建方面的靈活性，將所制備的兩種有機納米線搭建構筑成軸向耦合納米線異質結結構。在構筑的復合體系中，每一根納米線既可以產生對應增益區間的激光出射，又同時作為另一根納米線的模式濾波器，在兩根納米線之間的協同作用下實現了激光模式的相互調制，獲得雙色單模激光。并且由于兩個波長的單模激光在不同納米線中實現增益，在軸向耦合納米線不同端口可以實現不同波長相干信號的分別輸出，這將極大地提高光子學功能器件的集成度。該研究與中國科學技術大學鄒長鈴老師合作完成。

(1) Zhang, W.; Yao, J.; Zhao, Y. S. Acc. Chem. Res. 2016, 49, 1691.doi：10.1021/acs.accounts.6b00209

(2) Eaton, S. W.; Fu, A.; Wong, A. B.; Ning, C. Z.; Yang, P. Νat. Reν.Mater. 2016, 1, 16028. doi： 10.1038/natrevmats.2016.28

(3) Dong, H.; Wei, Y.; Zhang, W.; Wei, C.; Zhang, C.; Yao, J.; Zhao, Y.S. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 1118. doi： 10.1021/jacs.5b11525

(4) Fan, F.; Turkdogan, S.; Liu, Z.; Shelhammer, D.; Ning, C. Z. Νat.Νanotechnol. 2015, 10, 796. doi： 10.1038/NNANO.2015.149

(5) Gao, H.; Fu, A.; Andrews, S. C.; Yang, P. Proc. Νatl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 865. doi： 10.1073/pnas.1217335110

(6) Zhang, C.; Zou, C. L.; Dong, H.; Yan, Y.; Yao, J.; Zhao, Y. S. Sci.Adν. 2017, 3, e1700225. doi： 10.1126/sciadv.1700225