Quantum dots (QDs) have great potential for applications in electronics and optoelectronics. It is very important that spatially selective synthesize of QDs inside transparent solid materials such as glasses. The reasons are that transparent solid materials could provide stable environment for QDs and maintain their dimension which ensures the excellent and stable optical properties. Meanwhile, QDs could tune the linear and nonlinear optical properties of transparent solid materials. It is difficult to precisely control the precipitation area for QDs by traditional methods which can't meet the requirements of miniaturization and integration for the state-of-the-art photonic devices. The localized high temperature field due to the heat accumulation effect of focused high repetition rate femtosecond laser is desired to achieve the site-selective assembly of QDs inside glasses. In this research, we will employ the high repetition rate femtosecond laser to interact with specially designed glasses so as to induce the precise precipitation of QDs in three dimensional localized areas. By optimizing of laser parameters, the size and distribution of QDs are expected to be tuned. Furthermore, we will study the linear and nonlinear optical properties of the prepared QDs doped glasses and explore the potential applications in functional photonic devices.
量子点在光电子学领域具有重大的应用前景,在固体透明材料内部特定区域精确地合成量子点对于功能光子器件具有重要意义。这是因为固体透明材料能够给量子点提供稳定的环境,使其维持一定的尺寸,从而得到优异的环境稳定的光学性能。此外,量子点又可以调控固体透明材料的线性以及非线性光学性能。传统的方法很难精确地在固体内部控制量子点析出的区域,从而影响日益发展的对光功能器件微型化、集成化的要求。聚焦的高重复频率飞秒激光热累积效应产生的局域高温场有望解决这一问题。本研究拟采用高重复频率飞秒激光在经过组分设计的玻璃材料中实现量子点的空间选择性析出。通过调节激光光场参数,利用局域化的高温场在玻璃内部实现三维空间选择性的晶化,控制析出量子点的尺寸大小和分布。研究制备的量子点掺杂玻璃材料的线性以及非线性光学性能,探索其在功能光电子器件中的应用。
量子点在光电子学领域具有重大的应用前景,在固体透明材料内部特定区域精确地合成量子点对于功能光子器件具有重要意义。这是因为固体透明材料能够给量子点提供稳定的环境,使其维持一定的尺寸,从而得到优异的环境稳定的光学性能。此外,量子点又可以调控固体透明材料的线性以及非线性光学性能。传统的方法很难精确地在固体内部控制量子点析出的区域,从而影响日益发展的对光功能器件微型化、集成化的要求。.本项目通过高重复频率飞秒激光在经过组分设计的玻璃材料中实现量子点的空间选择性析出。按照研究计划,取得如下成果:(1)提出了一种制备半导体纳米晶体掺杂玻璃的普适方法;(2)利用高重复频率飞秒激光在设计的玻璃材料中诱导出半导体纳米晶;(3)研究了制备半导体纳米晶复合材料的线性以及非线性光学性能;(4)研究了飞秒激光双光子激发量子点掺杂玻璃上转换荧光现象。.本项目提出了利用飞秒激光在玻璃内部诱导合成半导体量子点从而实现特殊的线性以及非线性光学性能的研究方向。以透明固体材料内部量子点的制备为切入点,融合了光学、激光、材料、化学等学科,充分发挥交叉学科的优势。研究充分发挥了超短脉冲激光的应用潜能并拓展了其应用领域。本工作的开展不仅对量子点的理论及应用研究开辟了新的方向,本工作的开展也对诸如全光通信、光信号调制器、光学存储器、光学运算器等领域最具非常巨大的应用价值。
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数据更新时间:2023-05-31
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