A Universidade de Pequim percebeu uma perovskita contínuaFonte a lasermenor que 1 mícron quadrado
É importante construir uma fonte contínua de laser com uma área de dispositivo menor que 1μm2 para atender ao requisito de baixo consumo de energia da interconexão óptica no chip (<10 FJ bit-1). No entanto, à medida que o tamanho do dispositivo diminui, as perdas ópticas e de material aumentam significativamente, portanto, é extremamente desafiador a obtenção do tamanho do dispositivo submicron e bombeamento óptico contínuo de fontes a laser. Nos últimos anos, os materiais de perovskita de halogeu receberam atenção extensa no campo de lasers contínuos bombeados devido ao seu alto ganho óptico e propriedades exclusivas de polariton exciton. A área do dispositivo de fontes de laser contínuas de perovskita relatadas até agora ainda é maior que 10μm2, e as fontes de laser submicrônicas requerem luz pulsada com maior densidade de energia da bomba para estimular.
Em resposta a esse desafio, o grupo de pesquisa de Zhang Qing, da Escola de Ciência dos Materiais e Engenharia da Universidade de Pequim, preparou com sucesso materiais de cristal de cristal único de perovskita de alta qualidade para obter fontes de laser de bombeamento óptico contínuas com uma área de dispositivo tão baixa quanto 0,65μm2. Ao mesmo tempo, o fóton é revelado. O mecanismo de exciton polariton no processo de lasagem submicron contínuo bombeado é profundamente compreendido, o que fornece uma nova idéia para o desenvolvimento de lasers semicondutores de baixo limite de tamanho pequeno. Os resultados do estudo, intitulados “Lasers de perovskita bombeados para ondas contínuas com área de dispositivo abaixo de 1 μm2”, foram publicadas recentemente em materiais avançados.
Neste trabalho, a folha de mícrons de cristal único perovskita inorgânica foi preparada sobre substrato de safira por deposição de vapor químico. Observou -se que o forte acoplamento de excitons de perovskita com os fótons de microcavidade da parede sonora à temperatura ambiente resultou na formação de polariton excitônico. Através de uma série de evidências, como intensidade de emissão linear a não linear, largura de linha estreita, transformação de polarização de emissão e transformação de coerência espacial no limiar, a fluorescência opticamente bombeada contínua lase de cristal de CSPBBR3 do tamanho de um sub-microns. Ao mesmo tempo, verificou-se que o limiar da fonte do laser submicron é comparável ao da fonte de laser de tamanho grande e pode até ser menor (Figura 1).
Figura 1. Submicron CSPBBR3 bombeado opticamente contínuoFonte de luz a laser
Além disso, este trabalho explora experimentalmente e teoricamente e revela o mecanismo de excitons polarizados para exciton na realização de fontes de laser contínuas submicrônicas. O acoplamento aprimorado de exciton de fóton nas perovskitas submicrônicas resulta em um aumento significativo no índice de refração do grupo para cerca de 80, o que aumenta substancialmente o ganho de modo para compensar a perda de modo. Isso também resulta em uma fonte de laser submicron perovskita com um fator de qualidade de microcavidade eficaz mais alto e uma largura de linha de emissão mais estreita (Figura 2). O mecanismo também fornece novas idéias sobre o desenvolvimento de lasers de pequeno e baixo limiar com base em outros materiais semicondutores.
Figura 2. Mecanismo de fonte de laser sub-micron usando polarizons excitônicos
Song Jiepeng, um estudante de Zhibo 2020 da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Pequim, é o primeiro autor do artigo, e a Universidade de Pequim é a primeira unidade do artigo. Zhang Qing e Xiong Qihua, professor de física da Universidade de Tsinghua, são os autores correspondentes. O trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China e pela Fundação de Ciência de Pequim para jovens destacados.
Tempo de postagem: 12-2023 de setembro