中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
超强激光科学卓越创新简报
(第七十八期)
2020年3月5日
上海光机所在微纳多色激光研究领域取得重要进展
近日,中国科学院上海光学精密机械研究所激光与红外材料实验室由研究员张龙、研究员董红星领衔的微结构光物理研究团队与南京晓庄学院、中科院上海高等研究院等国内研究机构合作,在微腔调制宽带可调谐激光研究领域取得重要进展。实现一种新型宽带隙可调谐CsPbCl3-3xBr3x纳米线状微腔,并利用密度泛函理论与动力学实验解析了该材料离子交换的动力学特征及其内在化学机理,基于微腔规则的几何结构及宽带隙调节特性,在单个微腔上成功实现高品质、宽带可调谐微纳激光输出。相关成果于3月1日发表于[Nano Energy, 71, 104641 (2020)]。
具备宽带可调谐特性的纳米线微纳激光光源在微型光电子器件方面具有重要应用前景。但是,受制于纳米线的窄增益区间,现行研究大多依赖于单个器件上集成多根纳米线实现宽带可调谐激光输出,这极大地阻碍了光电子器件的进一步小型化和集成化。近年来,由于其具备吸收系数高、荧光产率高、光谱调谐范围大等特性,钙钛矿材料备受关注。诸多研究表明,相比于传统光学材料,钙钛矿纳米线微纳激光具备高品质、低阈值、宽带可调谐特性。然而,受制于钙钛矿材料柔软的晶格特性,单根钙钛矿纳米线很难实现宽带可调谐激光输出。因此,需要探索新的制备方案和机理,以优化钙钛矿纳米线的形貌结构、晶体质量以及增益区间,从而实现宽带可调谐的微纳激光输出。
在该项研究中,研究人员首先通过改进的化学气相沉积技术制备了高质量钙钛矿纳米线状微腔,然后基于阴离子固相迁移反应在单根纳米线上成功实现了宽带隙可调荧光发光。结合密度泛函理论,研究人员解析了钙钛矿纳米结构中阴离子迁移的原子路径,揭示了离子迁移的基本过程并阐明其离子迁移的来源——小的离子迁移激活能,为材料离子迁移、相分离及光学性质的研究奠定了坚实的理论及实验基础。动力学实验进一步佐证了理论结果,随着反应时间的变化,单根纳米线历经三个主要过程:首先,由发光一致的纳米线逐渐变化为带隙可调纳米线;然后,纳米线整体带隙可调,但是其带隙随着反应时间增加而减小;最后,纳米线被整体同化,转化为发光一致的纳米线,但整体发光波长较开始阶段红移。实现的纳米线状微腔具备规则的几何结构、光滑的表面及宽带可调谐特性,可同时作为增益介质及光学微腔,进而实现单根纳米线宽带可调谐激光输出,实验上成功获得了480-525 nm的宽带可调谐微纳多色激光。
该项研究解析了钙钛矿纳米结构中离子迁移的原子路径、基本过程、动力学特征及化学机制,并利用单根纳米线状微腔实现了宽带可调谐激光输出,为分析钙钛矿材料离子迁移与光电性能的联系等提供了坚实的理论及实验基础,进一步推进了高品质宽带可调谐微纳多色纳米激光器的研究进展。
相关工作得到了国家自然科学基金委、上海市青年拔尖等项目的支持。(激光与红外材料实验室)
微腔调制的宽带可调谐微纳多色激光
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