微纳激光器由于小尺寸、低能耗和易于集成等优点,是未来片上光子信息处理系统产生光信号的关键部件。然而,以线偏振出射主导的微纳激光器限制了其在下一代光子和光电领域的进一步应用,相反,圆偏振微纳激光器在保持可集成化的基础上通过光学旋性携带额外信息,在量子信息、高密度信息存储、生物成像、超灵敏传感器、光学集成应用等领域有着巨大的应用前景。钙钛矿作为一种激光增益介质,具有大的吸收系数,高增益系数、优异的缺陷容忍性等优点,更重要的是可以通过调控卤元素
(
Cl
、
Br
和
I
)
的组分改变其带隙范围,获得可调谐波长的激光输出,是微纳激光器增益介质的理想选择。但是,实现基于卤化物钙钛矿的高圆偏振度微纳激光器仍面临着巨大挑战。胆甾向液晶具有光子带隙可调的手性结构,可以反射特定波段的左旋或右旋圆偏振光。
华南师范大学姜小芳与胡小文
等人通过将具有不同光子带隙的胆甾相液晶薄膜与不同卤素组分的钙钛矿单晶相结合,系统研究了胆甾相液晶反射带与钙钛矿单晶激射波长的耦合作用,实现了覆盖可见波段的圆偏振单模激光出射(
Q>3000
),其不对称因子高达
1.62
,为现行钙钛矿圆偏振微纳激光器所有策略中最高值。该研究成果为构建高效、稳定的钙钛矿圆偏振激光器提供了可靠的思路和坚实的基础。
图1
高圆偏振度微纳单模激光器结构与性能示意图
以上成果以题
“Color-Tunable Lead Halide Perovskite Single-Mode Chiral Microlasers with Exceptionally High
g
lum
”
发表在
Nano Letters
。华南师范大学物理学院硕士研究生古豪天、徐浩源、华南先进光电子研究院研究生
杨超
为论文一作和共同一作。
物理学院
姜小芳
教授、华南先进光电子研究院
胡小文
副研究员,西班牙维戈大学
Lakshminarayana Polavarapu
教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、广东省自然科学基金、广州市科技计划、国家外专项目等项目经费的支持。
论文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c03838
相关进展
华南师范大学胡小文 AFM:基于胆甾相液晶聚合物薄膜的钙钛矿圆偏振光电探测器
华南理工大学江赛华教授课题组 JMCA:基于热响应性胆甾相液晶弹性体的机器视觉表面温度监测
北化邓建平教授、赵彪副教授 Adv. Mater.:手性螺旋聚合物诱导胆甾相液晶实现多层级手性传递和放大及全色圆偏振发光
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