日前，浙江年夜学光电科学与工程学院/海宁国际结合学院狄年夜卫教授、邹晨研究员及赵保丹教授团队研制了世界上第一个电驱动钙钛矿激光器。这是一个包罗两个光学微腔的“双腔”激光器，它将低阈值钙钛矿单晶微腔子单元与高功率微腔钙钛矿LED子单元集成在统一个器件，形成为了一个垂直重叠的多层结构。
电驱动钙钛矿激光器结构。（浙年夜供图） ?
这类新型半导体激光器，其发射激光所需的最小电流(阈值电流)为 92A/cm2，比最佳的有机半导体激光器另有低一个数目级，且体现出较好的稳定性，并能于36.2 MHz的带宽下实现快速调制，有望运用在片上数据传输、盘算及生物医学等领域。相干研究论文在8月27日发表在《天然》。
激光器种类繁多，当前，钙钛矿半导体、有机半导体及量子点等新型激光质料揭示出显著上风。于这些质料中，钙钛矿半导体因其发射光谱可调（可实现种种色采），且于光泵浦（即光驱动）前提下能实现极低的激光发射阈值，具备十分优秀的技术远景。
然而，研发电驱动钙钛矿激光器，是钙钛矿光电子学领域一直以来的最年夜挑战，也是全世界浩繁科研团队配合追寻的目标。
“为了实现电驱动激光发射，咱们发现了一种集成式的双腔结构。咱们的方案是，将高功率微腔钙钛矿LED子单元与高质量单晶钙钛矿微腔子单元紧凑地集成于统一器件中”，论文通信作者狄年夜卫先容。该器件将微腔钙钛矿LED于电激励下孕育发生的年夜量光子高效地耦合到第二个微腔中，并引发单晶钙钛矿增益介质，孕育发生激光。
“只管集成式电驱动的原理自己其实不繁杂，但于着手制备激光器时，咱们另有是履历了不少挑战“，论文通信作者邹晨说，当许多灾题被一一攻克，于电驱动下，团队成员们第一次不雅测到期待已经久的激光光谱时，难以言喻的喜悦与振奋油然而生。
这类集成式激光器，包罗可高效耦合的两个光学微腔（耦合效率达82.7%）。于电脉冲下，微腔钙钛矿LED子单元孕育发生约2.5×104mW/cm2的峰值辐射功率密度，相称在约2.0×105W/sr/m2的超高辐亮度。这个光功率被有用通报到单晶钙钛矿微腔中，并撑持激光发射。
“这类新型半导体激光器已经经揭示出主要的技术潜力“，狄年夜卫先容。于电引发前提下，钙钛矿激光器的激光阈值为92 A/cm2，比最佳的电驱动有机激光器另有要低一个数目级。而且，电驱动钙钛矿激光器体现出比有机激光器更优秀的可重复性及稳定性，能于36.2 MHz的带宽下实现快速调制。
电驱动钙钛矿激光器可用在光学数据传输等多种运用场景，另有可用作集成光子芯片及可穿着装备中的相关光源。团队发现，该器件能于36.2 MHz带宽下经由历程电脉冲举行快速调制。这类调制速度是经由历程减小器件有用面积以实现最小电阻电容（RC）常数，并利用硅衬底改善散热实现的。
赵保丹说：“于未来，咱们另有需要降服微腔钙钛矿LED子单元纳秒级的自觉辐射寿命限定，以实现器件的GHz级高速运行。”
“从当前的‘集成式泵浦’架构过渡金年金字招牌(jinnian)诚信至上-到更为轻便的激光二极管结构，将是下一步研究事情的要害，由于这能实现更紧凑且可规模化的光电运用”，狄年夜卫说。
相干论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09457-2
版权声明：凡本网注明“来历：中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品，网站转载，请于正文上方注明来历及作者，且不患上对于内容作本色性改动；微信民众号、头条号等新媒体平台，转载请接洽授权。邮箱：shouquan@stimes.cn。-金年金字招牌(jinnian)诚信至上-
