压电光电子学效应调控的电泵浦随机激光器和纳米激光器

基本信息
批准号:11574033
项目类别:面上项目
资助金额:73.00
负责人:王兆娜
学科分类:
依托单位:北京师范大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周静,高欣璐,刘萱,史晓玉,常青,仝俊华,张洛宁
关键词:
压电光电子学纳米激光器微腔激光器可调谐随机激光器
结项摘要

Random lasers, especially the electrically pumped random lasers have attracted researcher's widespread attentions and been a focus field in the world for it's important theoretical value and potential applications.In a random laser system, the absence of mirrors greatly simplifies laser design,but the emission directionality or frequency tunability is lost, seriously hindering prospects for this simple laser. Therefore, how to improve the controllability and tunablity of the random laser's emission directionality and frequency has been a bottleneck problem of constraining random laser practical applications. To solve this difficult problem, we will utilize piezo-phototronic effect to control and tune the output character of the electrically pumped random lasers by combinating experimental research methods and theoretical analysis method. The main contents include : 1) research on the physical mechanisms of the piezo-phototronic effect tuning the emission intensity and directionality of the electrically pumped random lasers and realizing low threshold random lasers with stability output; 2) Research theoretically the physical mechanism of piezo-phototronic effect tuning the emission wavelength in stimulated emission process, and further optimize the random lasers; 3)Research on the effect of electrod geometry and the strain's pattern on the output behaviors of the electrically pumped random lasers, to achieve random laser with low-threshold and controlled by piezo-phototronic effect. 4) Reveal the relations between emission from single unit and random lasing in a random laser system by studying the effet of the single nanowire's diameter and distance between the adjacent nanowires on the random lasing, furtherly to explore the working mechanism of the electrically pumped random laser; 5) On the basis of random lasers research,the piezo-phototonic effect will be used to tune the nano lasers and the arrayed lasers. The results of this project will play a key role to extend the contents of piezophototronic, greatly promote the application of random laser and to clear the working mechanism of random lasers.

随机激光尤其是电泵浦的随机激光研究具有极其重要的理论意义和潜在的应用价值,受到研究者的广泛关注。其中,电泵浦随机激光的内在随机性和不可调控性已经成为制约其应用的瓶颈问题,是随机激光领域的一个重要研究课题。本项目拟利用实验和理论相结合的方法研究压电光电子学效应对电泵浦随机激光的调控作用,探索随机激光的可调控输出问题。主要研究内容包括:1)研究压电光电子学效应对电泵浦随机激光强度和输出方向的调控机制,实现低阈值稳定工作的随机激光;2)研究压电光电子学效应在光受激辐射过程中的波长调控机制;3)设计并优化电泵浦随机激光器的电极形状和压力模板形状,实现压电调控的随机激光;4)研究单根线发光和随机激光的关系,探索电泵浦随机激光的工作机制;5)研究压电光电子学效应调控的纳米激光器和阵列激光器的输出特性。研究成果将对丰富压电光电子学效应物理内涵具有重要意义,为随机激光的应用起到积极的促进作用。

项目摘要

随机激光因其独特的光谱特性在高亮无散斑照明领域存在重要的应用价值。本项目初步探索了压电光电子学效应对电泵浦随机激光的调控作用,初步观察到压电光电子学效应对随机激光辐射的调控作用,实现的电泵浦随机激光在发光均匀性和寿命方面还需要进一步优化。并在随机激光的可调控输出和性能优化、光电过程的调控机制、高效微纳光学结构设计三方面开展了一些列研究工作,主要包括:①研究了随机体系中的共振能级转移过程及其对随机激光的调控作用,实现了多色相干随机激光的输出;②利用富含纳米缝隙的金属纳米颗粒对受激辐射的增强作用,实现了低阈值的可覆盖可见光波段的相干随机激光;③利用富含纳米缝隙的多尺度金属颗粒的非线性散射特性,实现了线宽高度可调的随机激光;④实现了动量空间为圆环的随机激光,探索了在显微成像领域的应用潜能;⑤提出了一种基于时域谱中相对泵浦光的延迟时间和上升时间测量阈值的新方法;⑥提出了热释电光电子学效应,利用光自诱导的热释电效应实现了快速响应的氧化锌基自功能紫外探测器;⑦基于柔性肖特基接触光电探测器,揭示了初级热释电效应和次级热释电效应分别对瞬态光电流和稳态光电流的调控作用;⑧利用辐照光的斩波频率最优化光电探测器光电响应性能;⑨通过调控氧化锌中的表界面态与热释电光电子学效应的耦合作用,实现了光电探测器性能的大幅提升;⑩利用类森林纳米结构提升了光电化学系统的光电转换效率,并用光学干涉方法实现了氧化锌纳米线和银纳米花结构的阵列化合成,实现了可大面积制备的长程有序高性能SERS基底,实现了富含大量纳米缝隙的银纳米花和石墨烯纤维的结构组装,制备出高活性的SERS柔性基底。研究结果不仅对高效、节能光电转换系统的设计提供了重要的研究方案和技术思路,也为随机激光的实际应用起到积极的推动作用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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