長期以來，工程師們(men) 一直致力於(yu) 為(wei) 矽芯片製造小型、高效的激光器，這對於(yu) 先進的光通信和計算至關(guan) 重要。傳(chuan) 統激光器使用昂貴的 III-V 族半導體(ti) ，難以與(yu) 矽集成。全無機鈣鈦礦薄膜提供了一種更便宜、用途廣泛的替代品，具有很強的光學性能。然而，一個(ge) 關(guan) 鍵的挑戰是，在室溫下，鈣鈦礦激光器難以連續運行，因為(wei) 它們(men) 會(hui) 因俄歇（Auger）複合而迅速失去電荷載流子。

浙江大學和先進材料與(yu) 化學工程研究所的研究人員開發了一種簡單的方法來克服這一挑戰，使鈣鈦礦激光器在近乎連續運行下的性能創下了記錄。新方法在多晶鈣鈦礦薄膜的退火過程中使用揮發性銨添加劑。這種添加劑會(hui) 觸發“相重建”，去除不需要的低維相，減少加速俄歇複合的通道。其結果是產(chan) 生純3D結構鈣鈦礦，可以更好地保留激光所需的電荷載流子，而不會(hui) 增加顯著的光學損耗。

為(wei) 了評估這種改進，該團隊分析了電子和空穴在不同泵浦條件下如何重新結合。當輸入光以較長的脈衝(chong) 或連續光束傳(chuan) 遞時，俄歇複合—來自複合電子-空穴對的能量被提供給另一個(ge) 載流子而不是作為(wei) 光發射—變得特別成問題。在這些情況下，載流子注入發生的時間尺度與(yu) 俄歇壽命相似或更長，導致載流子快速損失並防止激光所需的群體(ti) 反轉的積累。通過抑製這一過程，研究人員能夠維持高效受激發射所需的載流子密度。

利用優(you) 化的薄膜，該團隊構建了單模垂直腔麵發射激光器（VCSEL），在準連續納秒泵浦下實現了17.3 μJ/cm² 的低激光閾值和令人印象深刻的 3850 質量因數。據報道，這一性能標誌著鈣鈦礦激光器在該狀態下迄今為(wei) 止報告的最佳性能。

這些結果強調了製造高性能鈣鈦礦激光器的實用途徑，這些激光器可以在真正的連續波或電力驅動條件下工作，這是它們(men) 集成到未來光子芯片和潛在的柔性或可穿戴光電器件中的關(guan) 鍵裏程碑。