近日，中國科學院上海光學精密機械研究所激光與紅外材料實驗室微結構光物理研究團隊首次實現(xiàn)新型鈣鈦礦量子點/微腔復合結構，實現(xiàn)整個可見光波段內(nèi)連續(xù)可調的高品質單模激光輸出。相關研究成果發(fā)表在《材料化學期刊-C》(Journal of Materials Chemistry C)上。

膠體量子點激光器因激光增益介質溶液的易操作性，基底普適性，低噪聲和良好的單色性，在片上光學處理和數(shù)據(jù)存儲中占有重要地位。然而，如何實現(xiàn)膠體量子點和微腔高效穩(wěn)定的復合，進而獲得高品質單模激光輸出是該領域研究面臨的主要難題。近年來，盡管有溶液處理的膠體量子點薄膜激光的報道，但是大多研究結果為隨機激光，或多模式激光，耦合效率低，品質因子低，激光模式難于控制，尤其是利用膠體量子點尺寸效應發(fā)展的寬波段可調諧單模激光器尚未見報道。

研究團隊通過浸涂自組裝技術將銫鉛鹵化鈣鈦礦膠體量子點共形沉積在高品質的單個亞微米氧化鋅六角回音壁微腔表面，實現(xiàn)鈣鈦礦量子點/氧化鋅復合微腔結構，并實驗獲得高品質、低閾值的單模激光。通過調節(jié)微腔結構的尺寸、鈣鈦礦量子點的尺寸和量子點的組成元素，在整個可見光譜區(qū)域實現(xiàn)寬帶可調諧的量子點單模激光。實驗解析了量子點激光產(chǎn)生的物理機制、激光輸出特性以及微腔結構和增益介質對激光性能的影響，提出量子點與微腔之間的有效耦合是實現(xiàn)高效高品質激光的關鍵。

研究工作得到國家自然科學基金、上海市青年拔尖人才計劃等的支持。