【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所紅外光學(xué)材料研究中心董紅星研究員和張龍研究員團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作研究小組在鈣鈦礦回音壁(WGM)微腔制備及其激光應(yīng)用領(lǐng)域取得了系列進(jìn)展，分別實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)的藍(lán)光單模激光和高容量的防偽標(biāo)簽。相關(guān)研究成果以“Blue Perovskite Single-Mode Lasing in Rubidium Lead Bromide Microcubic Cavity”為題發(fā)表在Photonics Research上。
 

　　金屬鹵化物鈣鈦礦具有較高的光學(xué)增益系數(shù)、可調(diào)的光學(xué)帶隙、易于加工等優(yōu)勢(shì)，因此成為WGM微腔激光器的理想增益介質(zhì)材料。目前，鈣鈦礦微納激光器在綠光、紅光乃至紅外范圍內(nèi)均展現(xiàn)出了優(yōu)異的激射性能，但由于基于鹵素?fù)诫s和量子尺寸效應(yīng)實(shí)現(xiàn)藍(lán)光的方法難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定藍(lán)光輸出，藍(lán)光激光器的研究進(jìn)展依然緩慢，阻礙了其在全譜發(fā)光領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用，因此拓寬藍(lán)光鈣鈦礦種類(lèi)并提高藍(lán)色激光器性能至關(guān)重要。
 

圖1 RbPbBr3立方微腔激射特性。
 

　　為此，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)化學(xué)氣相沉積法、一步法合成了高質(zhì)量的RbPbBr3藍(lán)色鈣鈦礦立方體。團(tuán)隊(duì)研究了溫度對(duì)材料形貌的影響，分析了立方體的形成機(jī)理。立方體的表面光滑平整、結(jié)構(gòu)規(guī)則、尺寸可控、結(jié)晶度高，可以作為天然的WGM光學(xué)諧振腔，在光泵浦激發(fā)下獲得了高品質(zhì)、窄線寬、低閾值、線偏振性好、高穩(wěn)定性的藍(lán)色單模激光輸出。此外，利用A 位陽(yáng)離子工程實(shí)現(xiàn)對(duì)材料帶隙進(jìn)行調(diào)諧，實(shí)現(xiàn)藍(lán)光到綠光波段范圍的可調(diào)諧的單模激光輸出。
 

　　另一方面，該團(tuán)隊(duì)還提出了一種基于鈣鈦礦WGM微腔陣列的防偽標(biāo)簽，隨機(jī)性是通過(guò)蒸汽誘導(dǎo)的微腔變形引入的。通過(guò)飛秒激光加工技術(shù)，制造出了具有位置規(guī)則和尺寸統(tǒng)一的鈣鈦礦微盤(pán)激光陣列。通過(guò)引入蒸汽熏蒸來(lái)誘導(dǎo)每個(gè)激光腔的隨機(jī)變形，獲得了具有激發(fā)閾值和激光信號(hào)完全隨機(jī)的激光陣列。作為一個(gè)概念驗(yàn)證，該團(tuán)隊(duì)證明了該隨機(jī)化的激光陣列可以提供定點(diǎn)和隨機(jī)的激光信號(hào)，以促進(jìn)信息編碼。此外，通過(guò)改變泵浦能量密度可以實(shí)現(xiàn)不同發(fā)射狀態(tài)的激光信號(hào)，以反映更高容量的信息。一個(gè)分辨率為5×5像素的防偽標(biāo)簽表現(xiàn)出非常高的編碼容量(1.43×1045)，使其成為實(shí)現(xiàn)高效認(rèn)證和高安全性防偽標(biāo)簽的有希望的候選者。
 

圖2 WGM微腔陣列的防偽標(biāo)簽。
 

　　本工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金，上海市青年拔尖人才計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。