波长可调谐有机微纳激光研究取得进展

　　近日，中国科学院化学研究所光化学院重点实验室通过调控振动辐射跃迁，成功突破了弗兰克-康登原理对有机材料增益区间的限制，实现了波长可切换以及宽谱可调谐的有机微纳激光。

　　在前期工作中，研究人员利用稳态和瞬态光谱技术阐明了有机振动激光的产生机制，即揭示了有机材料中多振动带激光之间的竞争行为以及不同振动带处增益-损耗关系对激光出射波长的影响，并基于此，提出了通过温度控制电子基态振动能级布居来调控不同振动带处相对光学增益强度的思想，最终在有机微晶中实现了温度控制的0-1和0-2振动峰处的双波长可切换激光行为。

　　在近期的研究中，研究人员提出通过掺杂光学吸收体来调控有机材料的电子振动辐射，进而实现有机微纳激光宽谱可调的思想，利用双源物理气相沉积技术，可控地制备了具有不同吸收体掺杂浓度的有机微晶。吸收体的引入成功打破了弗兰克-康登原理对增益区间的限制，首次实现了有机微晶激光输出波长在全谱范围内所有振动带(0-1、0-2、0-3和0-4)之间的任意调节。

　　理论上，上述有机微纳激光的波长调控机制适用于所有共轭有机分子，有助于微纳激光的性能提升和功能拓展。该研究中的可调谐激光行为突破了对有机材料中激发态跃迁和增益过程的传统认识，对设计开发具有特定功能的微纳激光器以及其它光电子学元件具有指导意义。

　　激光是20世纪最伟大的发明之一，已经在人们日常生活的各个领域得到广泛应用。随着科技的进步，激光技术也不断发展，其中微纳激光是激光技术与纳米科学交叉产生的研究前沿。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，中国科学院光化学重点实验室的科研人员多年来一直致力于有机微纳激光材料与器件方面的研究，在有机微纳谐振腔结构的可控组装，有机微纳激光材料的激发态过程，以及有机柔性微纳激光阵列等方面开展了系统的研究工作。

　　全色激光显示生物传感与成像以及光信息处理等方面的应用，要求在微纳尺度上同时输出不同波长的激光，而目前的微纳多色激光通常是将不同增益介质集成在同一器件中。然而由于缺少可适应于多增益区间的模式选择机制，所得到的微纳多色激光器大多以多模式运行。多模式激光会造成信号的随机波动和伪信号的产生，这是目前多色激光应用于各种光子学器件，尤其是光子学信息处理时所面临的一个关键瓶颈问题。最近，研究人员通过可控的纳米构筑技术，构建了不同波长有机微纳谐振腔的轴向复合结构，首次实现了多增益区间的激光模式互选，从而实现了不同波长的微纳单模式激光的可控输出，向高性能纳米光子学集成器件的可控构建迈出了坚实的一步。