紫外低维激光器件,由于其在短波区内具有极高的光子简并度和极强的光子限域效应而被广泛研究并应用于工业、农业、国防、医疗等领域。在该领域,学界目前的主流研究方向是如何构筑高性能的WGM(Whispering-Gallery-Mode)模式激光器件。但是,WGM模式激光器的输出方向具有明显的方向性差,输出模式较多,单色性差等缺点。相较于WGM,FP(Fabry-Perot)模式激光器则具有良好的方向性。ZnO作为典型的第三代宽禁带化合物半导体材料,具有3.37eV的禁带宽度和60 meV的高激子结合能,是研究紫外波段光与物质耦合作用的理想材料,结合拥有紫外表面等离激元效应的AgNWs能够用于构筑增强型的紫外低维激光器。近期,应用物理系本科生党红亮同学在该研究方向取得新成果,并以第一作者在JCR二区期刊发表学术论文。
本研究工作依托于阚彩侠教授课题组(光电功能材料、器件与物理课题组)的实验平台,通过化学气相输运沉积法制备合成了横截面为四边形ZnO微米线,用以构筑FP模式激光器。通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)定向多元醇法制备了AgNWs,并将其均匀旋涂至微米线表面以探究AgNWs对ZnO微米线激光器性能的影响。实验结果表明,通过AgNWs的修饰可以显著增强激光的输出、提高激光器的品质因子,并降低激光器的振荡阈值。进一步研究表明,上述激光器的性能改善归功于AgNWs的表面等离激元与ZnO激子的强共振耦合作用,通过二者间的耦合对AgNWs/ZnO MW表面的光场进行限域,补偿介质表面的光损耗并激励更多的光子进入腔内振荡从而显著提升激光器的输出光强。
该工作近日以“High-performance Fabry-Perot microlaser enabled by a quadrilateral microwire via Ag nanowires decoration”为题发表在国际期刊 Optical Materials 上,影响因子3.08。姜明明研究员为该文章通讯作者,应用物理系本科生党红亮(学号:081830114)为本文的第一作者。
文章链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925346721006200