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纽约城市大学开发出量子点(QD)聚合物混合垂直微腔激光器

2009-06-04 11:47
路过的码农
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        若要降低通信领域的成本,则意味着要采用塑料材料,这与其他领域一样。例如,短距离光纤通信系统的价格较低,是因为塑料光纤(POF)的应用越来越广泛。目前,纽约城市大学皇后学院的研究人员在塑料材料的开发应用方面正做出自己的贡献——开发量子点(QD)聚合物混合垂直微腔激光器。该激光器不仅非常灵活,而且采用的是低毒性的量子点,因此对环境没有危害。[1]该激光器发射波长为657nm,这正是塑料光纤损耗最低的波段。

        此外,制造该激光器所采用的旋涂加工过程相对简便,并且适于大规模生产。分布式布拉格反射(DBR)腔镜由交替分布的聚乙烯基咔唑(PVK,600nm处折射率为1.638)以及醋酸纤维素(CA,折射率为1.475)四分之一玻片层构成。这两种DBR材料吸引人的地方在于:研究人员能够选择两种溶剂,每种溶剂溶解不同的聚合物,并保持另一种聚合物不受影响,从而简化加工过程。

        该激光器在玻璃衬底上制造。微腔本身包含一个充有InGaP量子点的PVK半玻片层,填充因子为2%。与其他由镉或铅构成的量子点不同,InGaP量子点不会产生对环境有危害的废物。加工完成后,这种片状的激光器可以很容易地从玻璃衬底上剥离下来(如图)。


图: 除了腔中的量子点外,微腔垂直发射激光器的构成层都是聚合物材料(左图)。激光器在玻璃衬底上旋涂制成,而且可以剥离下来(右上图),并卷成曲面(右下图)

        装置性能

        采用光纤耦合的钨卤灯照射并将激光片平放,研究人员发现该微腔激光器的品质因子约为70。采用波长为488nm的氩离子激光器,研究人员还对腔线宽极限的发射谱线进行测量。接下来,研究人员将激光片绕半径为0.5cm和1.0cm的玻璃柱卷成圆柱形,并与平放的结果相比较。研究人员发现,与法线成20o夹角处采集的光波长发生了几纳米的蓝移,并且随弯曲半径的减小光强有所减小。沿法线方向发射的光没有发生蓝移,并且光强也不受弯曲半径变化的影响。

        使用脉宽为5ns、波长为532nm的Nd:YAG激光器的二次谐波进行泵浦,该装置的激光阈值为27mW。泵浦功率为52mW时,输出功率为2mW。发射线宽(半高全宽值)在低于激光阈值时为8nm,达到阈值时降至2nm以下。

        研究人员Vinod Menon表示,研究小组目前正在从事由不同成分的量子点构成的多色微腔激光器的研究。此外,他们相信采用电荷注入方式,将能获得类似的电泵微腔激光器。

参考文献:
1. V.M. Menon et al., Optics Express 16,   p. 19536 (Nov. 24, 2008).

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