紫外低維激光器件,由于其在短波區内具有極高的光子簡并度和極強的光子限域效應而被廣泛研究并應用于工業、農業、國防、醫療等領域。在該領域,學界目前的主流研究方向是如何構築高性能的WGM(Whispering-Gallery-Mode)模式激光器件。但是,WGM模式激光器的輸出方向具有明顯的方向性差,輸出模式較多,單色性差等缺點。相較于WGM,FP(Fabry-Perot)模式激光器則具有良好的方向性。ZnO作為典型的第三代寬禁帶化合物半導體材料,具有3.37eV的禁帶寬度和60 meV的高激子結合能,是研究紫外波段光與物質耦合作用的理想材料,結合擁有紫外表面等離激元效應的AgNWs能夠用于構築增強型的紫外低維激光器。近期,應用物理系本科生黨紅亮同學在該研究方向取得新成果,并以第一作者在JCR二區期刊發表學術論文。
本研究工作依托于阚彩俠教授課題組(光電功能材料、器件與物理課題組)的實驗平台,通過化學氣相輸運沉積法制備合成了橫截面為四邊形ZnO微米線,用以構築FP模式激光器。通過聚乙烯吡咯烷酮(PVP)定向多元醇法制備了AgNWs,并将其均勻旋塗至微米線表面以探究AgNWs對ZnO微米線激光器性能的影響。實驗結果表明,通過AgNWs的修飾可以顯著增強激光的輸出、提高激光器的品質因子,并降低激光器的振蕩阈值。進一步研究表明,上述激光器的性能改善歸功于AgNWs的表面等離激元與ZnO激子的強共振耦合作用,通過二者間的耦合對AgNWs/ZnO MW表面的光場進行限域,補償介質表面的光損耗并激勵更多的光子進入腔内振蕩從而顯著提升激光器的輸出光強。
該工作近日以“High-performance Fabry-Perot microlaser enabled by a quadrilateral microwire via Ag nanowires decoration”為題發表在國際期刊 Optical Materials 上,影響因子3.08。姜明明研究員為該文章通訊作者,應用物理系本科生黨紅亮(學号:081830114)為本文的第一作者。
文章鍊接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925346721006200