基于单根带隙渐变硫硒化镉合金纳米带的多色激光器

【摘要】半导体纳米线激光器,由于其紧凑的体积,较大的光学增益受到越来越多的关注。作为半导体纳米线的一个分支,带隙渐变的半导体纳米线具有与普通单一组分纳米线不同的特性。由于纳米线不同位置的材料组分,带隙不同,使得纳米线各处的荧光、增益、吸收特性有显著差异,一维带隙渐变的半导体纳米材料具有实现小体积,宽光谱可调激光器的潜力。通常单一组分的半导体纳米线增益带宽很小,约20nmm,限制了调谐范围,也使单根纳米线多波长宽光谱激光成为不可能。通过改进半导体纳米线合成方法,移动蒸气源,我们制备出硫硒化镉带隙渐变的半导体纳米线。其化学组分沿纳米线轴向连续变化,对应荧光波长从510nm到710nm,理论上可以实现200nm的调谐范围。但是,由于带隙渐变半导体纳米带单向吸收特性,使短波长的荧光损耗很大,产生宽谱激光变得困难。在带有表面结构缺陷的纳米带里,我们发现了在一维半导体纳米材料里的光子局域。通过纳米带表面缺陷产生的散射,使一根纳米带在不同散射点之间形成FP谐振腔,从而克服了荧光沿整根纳米带传播时,带隙渐变纳米线固有的单向吸收特性带来的损耗。通过分析激光反馈和散射,我们提出了纳米带波导结构对表面结构缺陷的散射增强作用,使纳米带在弱散射条件下实现激光。半导体纳米带的散射FP谐振腔性质非常类似随机激光的散射谐振腔,但是和随机激光不同,纳米带光学系统是非混沌的。本工作演示了单根纳米带的宽谱多色激光,激光波长变化61nm,颜色从红到绿；通过缩小激发光斑可以逐段激发纳米带,控制激光的波长实现调谐。此外,实现了一根纳米带不同颜色激光的同时激射。
【作者】鲁一泽；
【导师】方伟；
【作者基本信息】浙江大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】带隙渐变半导体；硫硒化镉纳米线；纳米线激光器；多色激光；多次散射；

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