基于軸向耦合納米線異質(zhì)結(jié)實(shí)現(xiàn)雙色單模激光

遲力峰

基于軸向耦合納米線異質(zhì)結(jié)實(shí)現(xiàn)雙色單模激光

微納激光作為一種波長(zhǎng)或亞波長(zhǎng)的相干光源，在高通量生物化學(xué)傳感、激光顯示以及片上光信息傳輸與處理等諸多領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用1-3。目前的多色微納激光器通常是將不同增益介質(zhì)集成在同一器件中而實(shí)現(xiàn)的4。然而在這樣的器件中往往由于缺少可以適應(yīng)于多增益區(qū)間的模式選擇機(jī)制，所得到的多色激光器大多以多模式運(yùn)行。多模式的激光會(huì)造成信號(hào)的隨機(jī)波動(dòng)和偽信號(hào)的產(chǎn)生，這也是多色激光應(yīng)用于各種光子學(xué)器件尤其是光子學(xué)信息處理時(shí)所面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題5。

最近，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所光化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙永生研究員課題組首次實(shí)現(xiàn)了多增益區(qū)間的相互模式選擇，向有機(jī)高性能激光器的可控構(gòu)建邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。相關(guān)成果近期發(fā)表在 Science Adνances上6。

研究人員選擇兩種具有較好光學(xué)增益性質(zhì)的有機(jī)分子，利用液相自組裝的方式制備了表面光滑形貌規(guī)整的兩種有機(jī)納米線。充分利用微操控手段在材料選擇和結(jié)構(gòu)搭建方面的靈活性，將所制備的兩種有機(jī)納米線搭建構(gòu)筑成軸向耦合納米線異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。在構(gòu)筑的復(fù)合體系中，每一根納米線既可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)增益區(qū)間的激光出射，又同時(shí)作為另一根納米線的模式濾波器，在兩根納米線之間的協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)了激光模式的相互調(diào)制，獲得雙色單模激光。并且由于兩個(gè)波長(zhǎng)的單模激光在不同納米線中實(shí)現(xiàn)增益，在軸向耦合納米線不同端口可以實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)相干信號(hào)的分別輸出，這將極大地提高光子學(xué)功能器件的集成度。該研究與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)鄒長(zhǎng)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