雙光子泵浦貴金屬修飾ZnO納米線的雷射輻射特性研究

《雙光子泵浦貴金屬修飾ZnO納米線的雷射輻射特性研究》是依託華中科技大學，由王凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：雙光子泵浦貴金屬修飾ZnO納米線的雷射輻射特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王凱
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

半導體納米線雷射作為一種優秀的微小雷射光源，在未來光存儲、光計算、生物醫學和量子信息處理等方面有重要的套用前景。而如何提高發光效率、降低泵浦閾值，是其器件化的關鍵所在。本項目提出雙光子泵浦貴金屬修飾ZnO納米線實現雷射輻射的方案並擬開展系統研究，以期提高發光效率、降低泵浦閾值。採用氣相法製備高質量的ZnO納米線並對其進行貴金屬納米顆粒修飾，研究飛秒雷射激發貴金屬修飾ZnO納米線的非線性光學特性，並利用泵浦-探測技術研究其超快動力學特性，揭示貴金屬和半導體之間相互作用的機理，從而提高能量轉移效率。在上述基礎上，著重研究雙光子泵浦貴金屬修飾ZnO納米線的雷射輻射特性，以期獲得高發光效率、高光束質量的ZnO納米線雷射輻射。

結題摘要

本項目圍繞著基於半導體納米線的微納相干光源開展研究，在研究內容上對原計畫進行了適當的調整和拓展：在納米線的材料種類上，加入幾種納米線，如CdS、KNbO3、ZnS和 ZnTe等；在非線性光學特性上，加入了半導體納米線二次諧波特性方面的研究。取得了重要研究進展，相關研究成果均發表在納米材料、套用物理及光學領域國際頂級期刊上，包括1篇Nano Letters、2篇Applied Physics Letters和1篇Optics Express。其中，在系統研究單根ZnTe納米線光學特性的基礎上，首次在實驗中觀測到了橫向發射的表面二次諧波光源。實驗測得的諧波轉換效率高達5×10-6，比之前報導的相關結果提高了兩個數量級；而且諧波光源的發散角僅4°，明顯優於之前報導的結果（~50°）。該結果發表在國際頂級刊物Nano Letters上（2013年影響因子12.940）。另外，首次在雙光子泵浦下實現單根CdS納米線的雷射發射，該納米線形成Fabry-Perot腔，且該腔模具有較高的品質因子。進一步的研究發現，雷射輻射的強度與激發光的偏振方向有關，當激發光的偏振方向與納米線長軸方向平行時，出現最強的雷射輻射現象。該研究成果發表在研究結果發表在國家主流期刊Applied Physics Letters上。在該項目支持下，培養博士生5名，碩士生3名，從總體上講已達到預期目標。關於貴金屬與半導體納米顆粒複合結構的製備及其相互高效耦合機理的研究仍在深入進行，部分研究正在論文撰寫當中。