【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院上海光學精密機械研究所紅外光學材料研究中心董紅星研究員和張龍研究員團隊與中國科學技術大學合作研究小組在鈣鈦礦回音壁(WGM)微腔制備及其激光應用領域取得了系列進展，分別實現了高品質的藍光單模激光和高容量的防偽標簽。相關研究成果以“Blue Perovskite Single-Mode Lasing in Rubidium Lead Bromide Microcubic Cavity”為題發表在Photonics Research上。
金屬鹵化物鈣鈦礦具有較高的光學增益系數、可調的光學帶隙、易于加工等優勢，因此成為WGM微腔激光器的理想增益介質材料。目前，鈣鈦礦微納激光器在綠光、紅光乃至紅外范圍內均展現出了優異的激射性能，但由于基于鹵素摻雜和量子尺寸效應實現藍光的方法難以實現穩定藍光輸出，藍光激光器的研究進展依然緩慢，阻礙了其在全譜發光領域的商業化應用，因此拓寬藍光鈣鈦礦種類并提高藍色激光器性能至關重要。
圖1 RbPbBr3立方微腔激射特性。
為此，該團隊通過化學氣相沉積法、一步法合成了高質量的RbPbBr3藍色鈣鈦礦立方體。團隊研究了溫度對材料形貌的影響，分析了立方體的形成機理。立方體的表面光滑平整、結構規則、尺寸可控、結晶度高，可以作為天然的WGM光學諧振腔，在光泵浦激發下獲得了高品質、窄線寬、低閾值、線偏振性好、高穩定性的藍色單模激光輸出。此外，利用A 位陽離子工程實現對材料帶隙進行調諧，實現藍光到綠光波段范圍的可調諧的單模激光輸出。
另一方面，該團隊還提出了一種基于鈣鈦礦WGM微腔陣列的防偽標簽，隨機性是通過蒸汽誘導的微腔變形引入的。通過飛秒激光加工技術，制造出了具有位置規則和尺寸統一的鈣鈦礦微盤激光陣列。通過引入蒸汽熏蒸來誘導每個激光腔的隨機變形，獲得了具有激發閾值和激光信號完全隨機的激光陣列。作為一個概念驗證，該團隊證明了該隨機化的激光陣列可以提供定點和隨機的激光信號，以促進信息編碼。此外，通過改變泵浦能量密度可以實現不同發射狀態的激光信號，以反映更高容量的信息。一個分辨率為5×5像素的防偽標簽表現出非常高的編碼容量(1.43×1045)，使其成為實現高效認證和高安全性防偽標簽的有希望的候選者。
圖2 WGM微腔陣列的防偽標簽。
本工作得到國家自然科學基金，上海市青年拔尖人才計劃等項目的支持。
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