近期，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室與(yu) 中國科學院大學杭州高等研究院、華中科技大學合作，以激光器小型化為(wei) 牽引，基於(yu) 對鈣鈦礦增益機理的研究，實現了亞(ya) 波長尺度的高性能鈣鈦礦水下單模激光。相關(guan) 研究成果以Water-resistant subwavelength perovskite lasing from transparent silica-based nanocavity為(wei) 題，發表在《先進材料》（Advanced Materials）上。

金屬鹵化物鈣鈦礦被認為(wei) 是高性能微納激光器件理想的增益介質之一，在片上光子信息處理係統和未來集成光電子學等領域頗具應用潛力。當前，製備鈣鈦礦激光器的主流技術主要是采用溶液法。與(yu) 之相比，熱蒸發技術更易實現精度可控的大麵積生產(chan) ，且已在商業(ye) 化發光二極管中實現應用。然而，熱蒸發鈣鈦礦薄膜由於(yu) 高缺陷性，在激光器方麵較少被研究，故性能落後於(yu) 其溶液處理的同類激光器。此外，鈣鈦礦激光器麵臨(lin) 的另一挑戰是對濕度較敏感，限製了鈣鈦礦基器件的商業(ye) 應用，特別是關(guan) 於(yu) 鈣鈦礦激光器在水中的試驗工作鮮有報道。

該研究采用配體(ti) 輔助的三源共蒸發策略，通過引入添加劑減緩結晶，實現了缺陷鈍化和限域調控，開發了高質量的鈣鈦礦薄膜增益介質。研究通過超快瞬態吸收光譜實驗證實，優(you) 化後的鈣鈦礦薄膜具有優(you) 異的載流子複合特性和增強的光增益性能。受到上述高增益的啟發，研究直接基於(yu) 透明對稱的SiO₂薄片構造了簡單的對稱結構，實現了低閾值（13 μJ/cm²）的單模亞(ya) 波長尺度（120 nm）熱蒸發鈣鈦礦激光，且可在水中保持穩定單模運行超20天，其長程相幹長度（115.6 μm）和高線性偏振度（82%）進一步證實了該小型化激光器的優(you) 異性。這一緊湊而簡單的透明垂直腔結構及熱蒸發工藝的結合，有望為(wei) 未來與(yu) 矽光子學兼容的鈣鈦礦激光器提供簡單、穩健和可靠的大規模生產(chan) 策略，為(wei) 發展新型鈣鈦礦光電器件、提升相應性能，提供基礎物理前沿支撐。

研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、上海市基礎研究試點計劃項目的支持。

論文鏈接

a、三源共蒸示意圖；b、鈣鈦礦熒光光譜；c、熒光壽命；d-f、溫度依賴的熒光光譜的發光強度、半高寬和峰位置圖

a-f、增益動力學機理；g-i、複合動力學機理

a、亞(ya) 波長垂直腔激光輸出光譜；b、激光輸入輸出圖；c、激光幹涉圖；d、激光輸出光斑圖；e、水下激光示意圖；f、水下激光輸出光譜；g、20天水下激光穩定輸出