上海光機(jī)所在熱蒸發(fā)準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜隨機(jī)激光及無散斑激光成像應(yīng)用方面取得進(jìn)展

近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點實驗室與國科大杭州高等研究院和山東大學(xué)合作，在熱蒸發(fā)準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜隨機(jī)激光及無散斑激光成像應(yīng)用方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“random lasing from thermally evaporated quasi-two-dimensional perovskite film for speckle-free imaging”為題發(fā)表于acs photonics。

準(zhǔn)二維鈣鈦礦由于其天然的多量子阱結(jié)構(gòu)和顯著的穩(wěn)定性，被認(rèn)為是高性能微納激光器件理想的增益介質(zhì)之一。熱蒸發(fā)技術(shù)易實現(xiàn)精度可控的大面積生產(chǎn)，已在商業(yè)化發(fā)光二極管中取得了巨大成功，是推動鈣鈦礦激光器商業(yè)化進(jìn)程中一種很有前景的補充方案。然而，由于熱蒸發(fā)過程中快速且不可控的結(jié)晶過程，導(dǎo)致鈣鈦礦薄膜缺陷較多，增益性能較差，大大影響其激光性能。

針對上述問題，研究人員通過優(yōu)化熱蒸發(fā)工藝，制備了高增益準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜。結(jié)合時間分辨熒光光譜和瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，觀察到多量子阱結(jié)構(gòu)內(nèi)部超快的激子能量轉(zhuǎn)移(0.25 ps)，闡明其內(nèi)部的激子和自由載流子競爭機(jī)制，并分析了超快激子轉(zhuǎn)移、高效率雙分子輻射復(fù)合過程(93.1%)是促成長增益壽命(66.5 ps)和高增益系數(shù)(1071 cm-1)的原因，這有利于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和光放大。最終，基于準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜的優(yōu)異增益特性，研究人員實現(xiàn)了低閾值隨機(jī)激光器及低散斑對比度的高質(zhì)量無散斑激光成像應(yīng)用。這項工作不僅為制備高效的熱蒸發(fā)鈣鈦礦微納激光器件提供了寶貴的指導(dǎo)，而且證實了熱蒸發(fā)鈣鈦礦薄膜用于高性能隨機(jī)激光器和無散斑成像系統(tǒng)的可能性。

相關(guān)工作得到了國家重點研發(fā)計劃、上海市基礎(chǔ)研究試點計劃、國家自然科學(xué)基金、浙江省科技廳和浙江省杭州市科學(xué)技術(shù)局的資助和支持。