基于雙球微腔耦合的線性偏振單模激射研究獲得進展
http://www.1718001.com 2020-03-18 14:43:51 上海光學精密機械研究所

  近期,中国科学院上海光學精密機械研究所激光与红外材料实验室研究员张龙、董红星领衔的微结构光物理研究团队与华东师范大学、南京航天航空大学合作,在耦合双球微腔中获得高品质、稳定的线性偏振单模激光。相关研究成果作为当期封面文章发表在[Nanoscale, 12, 5805(2020)]。

  微納結構光學微腔在微型光電子集成器件以及激光顯示領域具有重要應用,目前已經在許多方面取得很大進展,如超靈敏傳感器、分束器、低阈值微腔激光器以及模式數可調控微腔激光器。作爲評價微腔激光光束質量的其中一個重要指標,激射的偏振特性卻並沒有獲得足夠的重視和研究。微納結構微腔激光與傳統的可添加偏振片或引入偏振種子光束的傳統激光器不同,微腔中的激射是以不具有偏振特性的自發輻射作爲“種子光”,這使得激射的偏振度普遍較低。基于遊標效應既能減少激射的模式數又能對偏振方向進行一定的篩選,是提高激射偏振度的有效辦法。

  研究团队利用钙钛矿双球微腔进行耦合,通过游标效应成功将耦激射的偏振度从~0.2提升至0.78。当双球微腔间距为~30 nm时,产生光场相互作用获得了低阈值(4.09μJ/cm2)、高偏振度(0.78)的单模激射,并且该激射可以在1.4倍阈值功率泵浦下以相对强度1维持55分钟(~7.2×104泵浦激励循环)。此外,还分析了单个和耦合微球的模态分布,解析了耦合前后谐振的物理图像。在游标效应作用下,由于简并模式的减少和TE与TM模式耦合效率的差异,激射的偏振度得到大幅度提高。相关成果对于促进微纳结构光学微腔激光的基础及应用研究具有重要意义。

  該項工作得到國家自然科學基金和上海市青年拔尖人才項目的支持。

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