陈舒拉教授研制出可见光与中红外波段波长可调谐纳米激光器

发布者:发布时间:2020-05-09浏览量:

 

现代信息技术的迅猛发展使得人类社会全面进入大数据、云计算以及人工智能时代。海量的数据处理需求对微电子芯片系统提出了更高的性能要求,伴随硅基芯片产业进入后摩尔时代,挑战愈发严峻。发展运算速度更快、能耗更低、集成度更高的光电芯片成为解决这一瓶颈的理想方案。波长可调谐的纳米激光器

是光电芯片的核心部件,其承担了信息比特产生、调制以及发射的重要任务,是信息处理链路中的源头。因此,发展多波段的波长可调纳米激光器对于光电芯片技术具有重要的应用价值。


图1,波长可调CdS纳米带激光器。

 

对此,陈舒拉教授等以CdS纳米带为材料基础,研制了在可见光波段连续调谐的纳米激光器。基于CdS优异的电-声子耦合以及波导微腔光学性质,纳米激光器分别在自发辐射与激光输出模式下实现了25nm与10nm范围的电驱动波长连续调控,器件具有高稳定性和可重复性,对于构建高性能波长可调纳米相干光源具有重要意义。此外,该纳米激光器集成了信号调制功能,能够对输出激光实现高达21dB的开关调制,为实现多功能集成的片上信号光源提供了新的技术方案。该工作以题目“An Electrically Controlled Wavelength-Tunable Nanoribbon Laser”发表在国际权威期刊《ACS Nano》(IF=13.903)。材料学院博士研究生杨鑫、骆子煜为第一作者,陈舒拉教授与潘安练教授为共同通讯作者。

 

图2,波长可调黑磷纳米片激光器。

 

在此基础上,团队利用黑磷范德华纳米片在中红外波段的优异光学性能,制备了一种布拉格反射微腔集成的垂直发射中红外纳米激光器。器件在室温下具有高达60%的内量子效率,并取得3.6μm波长的中红外激射。器件输出的激光信号拥有接近100%的线偏振极化度。通过调控微腔的厚度,纳米激光器实现了3.4μm-3.95μm的宽谱波长调谐。更重要的是,器件表现出优异的热稳定性,成功取得80℃高温下的稳定激光输出,能够适应极端工作环境。上述中红外激光器的优异性能对于空间量子光通信、生物传感以及气体探测等领域具有巨大的应用潜力。相关成果以题目“Wavelength-Tunable Mid-Infrared Lasing from Black Phosphorus Nanosheets”发表在《Advanced Materials》(IF=25.809)。材料学院张玉双、陈舒拉教授为第一作者,潘安练教授为通讯作者。

上述研究受到国家自然科学基金、中央高校基本科研基金、湖南省自然科学基金、湖湘青年英才项目的资助。

陈舒拉教授2018年12月从瑞典林雪平大学加入潘安练教授领导的集成光电材料与信息器件研究团队,长期致力于低维半导体光电子学的研究,入职澳门新葡亰手机版以来与一批充满科研热情的研究生团队共同探索纳米光电领域的科学前沿,来校后以第一作者或通讯作者在影响因子大于10的期刊上发表学术论文4篇。

 

论文链接:

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09301

https://doi.org/10.1002/adma.201808319

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