新型雙脈沖激光發(fā)射增益材料

澳門大學與香港理工大學的博士生發(fā)現(xiàn)了一種金屬鹵化物鈣鈦礦多量子阱材料，用于開發(fā)超短激光脈沖倍增器件。相關研究成果已于國際著名期刊《自然—通訊》（Nature Communications）中發(fā)表。

超短激光脈沖數(shù)目的倍增與調(diào)控在新型光譜學、光通信、光學成像和光信號處理等領域都有著廣泛的應用。迄今為止，這種激光脈沖信號數(shù)目的倍增都只能用占體積的外部光學元件來實現(xiàn)，而光學增益材料本身無法改變超短激光脈沖數(shù)目，不利于器件的集成化和小型化。因此，人們迫切希望找到一種能夠通過單個激光脈沖激發(fā)而能產(chǎn)生多個激光脈沖發(fā)射的新型光學增益介質(zhì)，這要求介質(zhì)中存在高效而多步的能量弛豫過程，但能滿足這種高要求的增益介質(zhì)之前還沒有被開發(fā)出來。

有鑒于此，澳大應用物理及材料工程研究院的博士生郭佳和博士后劉堂昊與香港理大合作，開發(fā)了一種準二維金屬鹵化物鈣鈦礦多量子阱結(jié)構(gòu)，通過單個飛秒激光脈沖激發(fā)實現(xiàn)雙脈沖激光發(fā)射；同時透過載流子動力學研究，揭示這種獨特的受激發(fā)射來自于材料中從低維量子阱向高維量子阱分兩步卻異常高效的載流子遷移。該研究提供了一種全新的操控超短激光脈沖的方法。

有關研究在澳大應用物理及材料工程研究院助理教授邢貴川和香港理工大學助理教授李明杰指導下完成。澳大應用物理及材料工程研究院助理教授洪果和湯育欣也做出了重要貢獻。研究得到澳門特別行政區(qū)科學技術發(fā)展基金（檔案編號：091/2017/A2，014/2017/AMJ）、澳門大學（檔案編號：MYRG2018-00148-IAPME）和國家自然科學基金（檔案編號：91733302、61935017）資助。全文可瀏覽：https://www.nature.com/articles/s41467-020-17096-6。