研究目的
展示一种基于柔性模板的制备方法,实现集成量子点(QDs)的等离子体晶格谐振腔的单波长和双波长激光发射。
研究成果
该研究成功展示了集成量子点的等离子体晶格谐振腔实现单波长和双波长激光输出?;谌嵝阅0宓闹票阜椒赏ü鹘诰Ц窦负谓峁?、量子点薄膜厚度及基底折射率来实现可调谐的激光条件。双波长激光通过两种策略实现:利用矩形晶格对称性实现偏振可控输出,以及借助较厚量子点薄膜中的高阶波导模式实现离轴发射。这些发现凸显了量子点作为片上等离子体激光器通用增益材料的潜力。
研究不足
该研究的局限性在于所使用的量子点增益材料的光稳定性和波长可调性。此外,制备工艺的分辨率限制了等离子体晶格的最小特征尺寸。通过改善反馈条件与量子点增益包络之间的光谱重叠,可以进一步优化激射阈值。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用基于模板剥离的方法,在具有可调折射率的基底上制备等离子体银盘阵列。以胶体量子点(QDs)作为增益材料,沉积于等离子体阵列上形成致密薄膜。该制备方法可调节量子点薄膜厚度及基底折射率,从而探索不同激光条件。
2:样本选择与数据来源:
样本由透明基底上的银盘阵列构成,其上沉积有不同厚度的量子点薄膜。通过动量分辨透射和发射光谱对这些结构的光学特性进行表征。
3:实验设备与材料清单:
关键设备包括用于银沉积的热蒸发仪、光学表征的傅里叶成像系统以及激发用的飞秒脉冲激光器。材料包含CdSe/CdS/ZnS核/壳/壳量子点及具有可调折射率的紫外固化胶。
4:实验流程与操作步骤:
制备过程包括制作可重复使用的SiO2/Si模板、沉积银盘及集成量子点薄膜。通过光学测量研究不同条件下的激光行为。
5:数据分析方法:
基于动量分辨发射光谱及量子点薄膜支持的波导模式有效模指数,分析能带结构与激光特性。
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UV-curable adhesives
NOA 63 and NOA 170
Norland Products
Used as the substrate material with tunable refractive indices for the plasmonic lattices.
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Thermal evaporator
Nano36
Kurt J. Lesker
Used for the deposition of Ag films onto the plasmonic-lattice templates.
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CdSe/CdS/ZnS core/shell/shell quantum dots
Used as the gain material in the plasmonic-lattice lasers, offering better photostability and wavelength tunability compared to organic dyes.
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Ag disks
Form the plasmonic lattices that provide feedback for lasing.
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Fourier-imaging setup
Used to measure the dispersion relation of the hybrid surface lattice resonances (SLRs).
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fs-pulsed laser
Used to excite the QD films for lasing experiments.
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