單根寬範圍波長可調半導體納米線雷射器研究

《單根寬範圍波長可調半導體納米線雷射器研究》是依託浙江大學，由楊青擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：單根寬範圍波長可調半導體納米線雷射器研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：楊青
• 項目類別：面上項目

項目摘要

納米級雷射器在分子級別精密測量、拍位元組海量存儲、DNA和RNA直接測序等方面具有廣泛而重要的套用前景，是納米光子學研究的重點和熱點。半導體納米線具有增益介質、諧振腔和光波導等多種功能，是理想的納米級雷射器材料。波長/頻率的調節對雷射器在光譜測量、光通信、軍事和環境監測等領域的套用非常重要。我們研究單根寬範圍波長可調半導體納米線雷射器。引入移動源和移動襯底的方法製備寬頻隙調控半導體納米線；深入研究波長變化物理機理，提出新型波長調控方法，在單根半導體納米線上實現寬範圍波長連續調節；並通過設計和加工微納結構，實現波長精密調控。同時研究半導體納米線雷射器的閾值、模式和偏振等參數的調控。我們的研究對於發現納米級光與物質相互作用新效應和新機理具有重要意義，將推動半導體納米線雷射器及微納光子器件在光電集成、通信、信息存儲、生物和醫學等領域的廣泛套用。

結題摘要

微納光源是微納光子晶片的核心部件，是其小型化和集成化的最大挑戰，是納米光子學研究的重點和熱點。微納光源為超小型低成本光子晶片、納米分辨成像技術及單光子源提供新方案。本項目以單根寬範圍波長可調半導體納米線雷射器為中心，主要研究了如下內容：1、寬頻隙調控半導體納米線製備；2、寬頻隙調控半導體納米線結構和光學性能研究；3、單根寬範圍波長可調半導體納米線雷射器研製和波長調控機理研究；4、波長可調半導體納米線雷射器的性能最佳化、初步套用和封裝研究。 取得的重要創新成果、關鍵數據及科學意義：1、發展了一種移動源的漸變帶隙納米線的製備方法，製備了多種成分漸變的硫硒化鎘納米結構，並通過統計建模，最佳化生長條件，實現了高產率生長；2、研製了一種單根寬範圍波長可調半導體納米線雷射器，調節範圍達到119 nm，覆蓋紅光到綠光，並實現單模輸出，是目前報導的波長調節範圍最寬的單根納米雷射器；3、設計和實現了全光纖型的納米線雷射波長可逆電調控，波長調諧範圍可達40 nm，調諧精度可達1.2 nm；4、對納米結構雷射器的偏振、模式特性進行了研究，設計並製備了石墨烯-納米帶複合結構光源，實現了納米帶光源輸出光偏振態的控制；製備了一種橫向發光的硒化鎘納米帶雷射器，成功實現了偏振度高達0.91、低閾值的單縱模納米帶雷射出射，是目前已報導納米線/帶雷射器中最高的偏振度；5、設計了一種金屬納米線-氮化鎵複合結構肖特基結紫外LED，克服了傳統肖特基結LED金屬層吸收損耗嚴重的問題，實現了外量子效率達0.9%的紫外發光，是目前報導效率最高的肖特基結LED，在信息存儲、水淨化、醫用器械殺菌、紫外固化、醫療診斷等領域具有廣泛且重要的套用前景； 6、提出了一種利用環形螢光納米線作為照明光源，實現二維遠場無標記、寬視場超分辨成像的方法，成功實現間距70 nm的亞波長結構超分辨成像，視場達到上千平方微米，比已報導的視場大兩個數量級，並首次將此方法套用在生物樣品、微電子產品等實際樣品上。