基于轴向耦合纳米线异质结实现双色单模激光

迟力峰

基于轴向耦合纳米线异质结实现双色单模激光

微纳激光作为一种波长或亚波长的相干光源，在高通量生物化学传感、激光显示以及片上光信息传输与处理等诸多领域具有非常重要的应用1-3。目前的多色微纳激光器通常是将不同增益介质集成在同一器件中而实现的4。然而在这样的器件中往往由于缺少可以适应于多增益区间的模式选择机制，所得到的多色激光器大多以多模式运行。多模式的激光会造成信号的随机波动和伪信号的产生，这也是多色激光应用于各种光子学器件尤其是光子学信息处理时所面临的一个关键问题5。

最近，中国科学院化学研究所光化学重点实验室赵永生研究员课题组首次实现了多增益区间的相互模式选择，向有机高性能激光器的可控构建迈出了坚实的一步。相关成果近期发表在 Science Adνances上6。

研究人员选择两种具有较好光学增益性质的有机分子，利用液相自组装的方式制备了表面光滑形貌规整的两种有机纳米线。充分利用微操控手段在材料选择和结构搭建方面的灵活性，将所制备的两种有机纳米线搭建构筑成轴向耦合纳米线异质结结构。在构筑的复合体系中，每一根纳米线既可以产生对应增益区间的激光出射，又同时作为另一根纳米线的模式滤波器，在两根纳米线之间的协同作用下实现了激光模式的相互调制，获得双色单模激光。并且由于两个波长的单模激光在不同纳米线中实现增益，在轴向耦合纳米线不同端口可以实现不同波长相干信号的分别输出，这将极大地提高光子学功能器件的集成度。该研究与中国科学技术大学邹长铃老师合作完成。

(1) Zhang, W.; Yao, J.; Zhao, Y. S. Acc. Chem. Res. 2016, 49, 1691.doi：10.1021/acs.accounts.6b00209

(2) Eaton, S. W.; Fu, A.; Wong, A. B.; Ning, C. Z.; Yang, P. Νat. Reν.Mater. 2016, 1, 16028. doi： 10.1038/natrevmats.2016.28

(3) Dong, H.; Wei, Y.; Zhang, W.; Wei, C.; Zhang, C.; Yao, J.; Zhao, Y.S. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 1118. doi： 10.1021/jacs.5b11525

(4) Fan, F.; Turkdogan, S.; Liu, Z.; Shelhammer, D.; Ning, C. Z. Νat.Νanotechnol. 2015, 10, 796. doi： 10.1038/NNANO.2015.149

(5) Gao, H.; Fu, A.; Andrews, S. C.; Yang, P. Proc. Νatl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 865. doi： 10.1073/pnas.1217335110

(6) Zhang, C.; Zou, C. L.; Dong, H.; Yan, Y.; Yao, J.; Zhao, Y. S. Sci.Adν. 2017, 3, e1700225. doi： 10.1126/sciadv.1700225