Baru-baru ini, Laboratorium Kunci Negara Fisika Laser Medan Kuat Institut Optik dan Mesin Presisi Shanghai (SIPM), Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (CAS), bekerja sama dengan Institut Studi Lanjutan Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (HIAS) Hangzhou dan Huazhong Universitas Sains dan Teknologi (HUST), telah mewujudkan laser mode tunggal chalcogenide berkinerja tinggi pada skala subwavelength berdasarkan studi mekanisme penguatan chalcogenide dengan miniaturisasi laser sebagai daya tariknya. Hasil penelitian terkait bertajuk Perovskit subwavelength tahan air dari nanocavity berbasis silika transparan, dipublikasikan di Bahan Lanjutan (Material Lanjutan).
Kalkogenida halida logam dianggap sebagai salah satu media penguatan ideal untuk perangkat laser mikro dan nano berkinerja tinggi, dengan aplikasi potensial dalam sistem pemrosesan informasi fotonik on-chip dan optoelektronik terintegrasi di masa depan. Saat ini, teknologi utama untuk pembuatan laser kalkogenida terutama menggunakan metode larutan. Dibandingkan dengan itu, teknologi penguapan termal lebih mudah untuk mencapai produksi area luas dengan presisi terkontrol dan telah diterapkan pada dioda pemancar cahaya komersial. Namun, film kalkogenida yang diuapkan secara termal kurang diteliti untuk laser karena tingkat cacatnya yang tinggi, dan oleh karena itu kinerjanya tertinggal dibandingkan film yang diberi perlakuan larutan. Selain itu, tantangan lain yang dihadapi oleh laser chalcogenide adalah laser ini lebih sensitif terhadap kelembapan, sehingga membatasi penerapan komersial perangkat berbasis chalcogenide, terutama karena hanya sedikit penelitian eksperimental yang dilaporkan mengenai laser chalcogenide dalam air.
a, skema penguapan bersama tiga sumber; b, spektrum fluoresensi kalkogenida; c, masa pakai fluoresensi; df, spektrum fluoresensi intensitas pendaran yang bergantung pada suhu, lebar setengah tinggi, dan plot posisi puncak
Kemajuan Institut Mesin Optik Shanghai dalam penelitian laser ultracepat berfrekuensi tinggi dan berdaya tinggi pada frekuensi gravimetri tinggi
af, dapatkan mekanisme dinamika; gi, mekanisme dinamika majemuk
a, spektrum keluaran laser rongga vertikal sub-panjang gelombang; b, diagram masukan-keluaran laser; c, interferogram laser; d, diagram titik keluaran laser; e, skema laser bawah air; f, spektrum keluaran laser bawah air; g, 20 hari keluaran stabil laser bawah air
Penelitian ini menggunakan strategi penguapan bersama tiga sumber berbantuan ligan untuk mengembangkan media penguatan film tipis kalkogenida berkualitas tinggi dengan memperkenalkan aditif untuk memperlambat kristalisasi, mencapai pasif cacat dan modulasi terbatas domain. Studi ini menegaskan bahwa film tipis kalkogenida yang dioptimalkan memiliki sifat komposit pembawa yang sangat baik dan meningkatkan kinerja penguatan optik melalui eksperimen spektroskopi serapan transien ultracepat. Terinspirasi oleh penguatan tinggi yang disebutkan di atas, struktur simetris sederhana berdasarkan lembaran SiO2 simetris transparan dibuat untuk mewujudkan laser chalcogenide yang diuapkan secara termal dengan ambang batas rendah (13 μJ/cm2) skala sub-panjang gelombang mode tunggal (120 nm), yang dapat dioperasikan secara stabil dan mode tunggal di bawah air selama lebih dari 20 hari, dan panjang koherensi jangka panjangnya (115,6 μm) serta polarisasi linier yang tinggi (82%) semakin menegaskan kinerja luar biasa dari laser mini ini. Panjang koherensi jarak jauh (115,6 μm) dan polarisasi linier tinggi (82%) semakin menegaskan keunggulan laser mini ini. Kombinasi struktur rongga vertikal transparan yang ringkas dan sederhana serta proses penguapan termal ini diharapkan dapat memberikan strategi produksi massal yang sederhana, kuat, dan andal untuk laser chalcogenide yang kompatibel dengan fotonik silikon di masa depan, dan untuk mendukung pengembangan perangkat optoelektronik chalcogenide jenis baru dengan peningkatan kinerja.
Penelitian ini didukung oleh Program Penelitian dan Pengembangan Kunci Nasional Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, dan Program Percontohan Penelitian Dasar Shanghai.
