中美合作納米激光器研究獲進(jìn)展

記者從湖南大學(xué)獲悉，該校微納技術(shù)研究中心教授鄒炳鎖領(lǐng)銜的納米光子學(xué)小組與美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)教授寧存政領(lǐng)銜的納米光子學(xué)小組合作，將半導(dǎo)體激光芯片調(diào)諧范圍擴(kuò)大，成功演示出500納米綠光直至700納米紅光，創(chuàng)下一個(gè)新的半導(dǎo)體激光器調(diào)諧范圍的世界紀(jì)錄，與原來(lái)調(diào)諧范圍最長(zhǎng)僅幾十納米相比實(shí)現(xiàn)了重大突破。該成果論文發(fā)表在最近一期國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《納米快報(bào)》（NanoLetters）上。

        該項(xiàng)成果的材料將可應(yīng)用于新光源、光通訊、分子和生物傳感、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。例如，在新光源領(lǐng)域，如替換白熾燈而改用該種材料的發(fā)光器件，同等條件下發(fā)出的光將比現(xiàn)在亮得多，且節(jié)省能源；在光通訊領(lǐng)域，應(yīng)用該成果可很好地改善光子元件的性能，大大提高光通訊的效能；在分子和生物傳感與檢測(cè)領(lǐng)域，應(yīng)用該成果將能制備出與原來(lái)完全不同的可以自主發(fā)光的傳感器件，大大提高分子和生物傳感與檢測(cè)的效率或靈敏度；這種可調(diào)激光器還能用于改善目前的光譜技術(shù)；此外，這種材料還可應(yīng)用到當(dāng)今世界各地正廣泛推廣的太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，用來(lái)做太陽(yáng)能電池的基板，將大大提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

        長(zhǎng)期以來(lái)，如何提高半導(dǎo)體激光器的調(diào)諧范圍從而充分發(fā)揮激光的作用，一直是國(guó)內(nèi)外專家?jiàn)^斗的目標(biāo)；但制約這一進(jìn)步的主要因素就是一直無(wú)法攻克發(fā)光材料和基底材料的結(jié)構(gòu)或應(yīng)力配合問(wèn)題，導(dǎo)致材料成分無(wú)法大幅調(diào)節(jié)，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)激光的大范圍調(diào)諧。

        一般半導(dǎo)體激光器調(diào)諧范圍最長(zhǎng)僅幾十納米，制約了它在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。鄒炳鎖領(lǐng)銜的納米光子學(xué)小組另辟蹊徑，采用一維納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)技術(shù)，避免了材料中的結(jié)構(gòu)配合問(wèn)題，可以做出成分可大范圍調(diào)節(jié)的納米線，與寧存政的光子學(xué)團(tuán)隊(duì)緊密合作，實(shí)現(xiàn)了從綠光、黃光、橙光到紅光的單芯片上可調(diào)諧的激光發(fā)射，解決了這一國(guó)際難題。

        鄒炳鎖領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)近年一直致力于低維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)光子學(xué)研究，并在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展半導(dǎo)體納米線光波導(dǎo)和納米激光器等方面的研究，在多功能半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)光子學(xué)材料、器件和理論的研究方面取得了多項(xiàng)重要成果，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先和國(guó)際先進(jìn)水平。