现代信息技术迅猛发展，对微电子芯片系统提出了更高的性能要求。发展运算速度更快、能耗更低、集成度更高的光电芯片成为解决这一瓶颈的理想方案。波长可调谐的纳米激光器是光电芯片的核心部件，承担了信息比特产生、调制以及发射的重要任务，是信息处理链路中的源头。因此，发展多波段的波长可调纳米激光器对于光电芯片技术具有重要的应用价值。

    近日，材料科学与工程学院陈舒拉教授等以CdS纳米带为材料基础，研制了在可见光波段连续调谐的纳米激光器。基于CdS优异的电-声子耦合以及波导微腔光学性质，纳米激光器分别在自发辐射与激光输出模式下实现了25nm与10nm范围的电驱动波长连续调控，器件具有高稳定性和可重复性，对于构建高性能波长可调纳米相干光源具有重要意义。此外，该纳米激光器集成了信号调制功能，能够对输出激光实现高达21dB的开关调制，为实现多功能集成的片上信号光源提供了新的技术方案。该工作以“AnElectrically Controlled Wavelength-Tunable Nanoribbon Laser”为题发表在国际权威期刊《ACS Nano》。博士研究生杨鑫、骆子煜为第一作者，陈舒拉教授与潘安练教授为共同通讯作者。

波长可调CdS纳米带激光器。

    在此基础上，团队利用黑磷范德华纳米片在中红外波段的优异光学性能，制备了一种布拉格反射微腔集成的垂直发射中红外纳米激光器。器件在室温下具有高达60%的内量子效率，并取得3.6μm波长的中红外激射。器件输出的激光信号拥有接近100%的线偏振极化度。通过调控微腔的厚度，纳米激光器实现了3.4μm-3.95μm的宽谱波长调谐。更重要的是，器件表现出优异的热稳定性，成功取得80℃高温下的稳定激光输出，能够适应极端工作环境。上述中红外激光器的优异性能对于空间量子光通信、生物传感以及气体探测等领域具有巨大的应用潜力。相关成果以“Wavelength-Tunable Mid-Infrared Lasing from BlackPhosphorus Nanosheets”为题发表在《Advanced Materials》。材料科学与工程学院张玉双、陈舒拉教授为第一作者，潘安练教授为通讯作者。

波长可调黑磷纳米片激光器。

    上述研究受到国家自然科学基金、中央高校基本科研基金、湖南省自然科学基金、湖湘青年英才项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09301

https://doi.org/10.1002/adma.201808319

来源：材料院

通讯员：孙培红