光流控技術(shù)利用了光和液體的特性協(xié)同應(yīng)用，產(chǎn)生出新的多樣性功能。在光流控技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，基于液相的相干光源或液體激光器受到越來越多的關(guān)注。然而，傳統(tǒng)液態(tài)光增益介質(zhì)（如染料分子）存在著激光閾值高、穩(wěn)定性差等難題。半導(dǎo)體量子點(diǎn)具有可溶液分散和較好的光穩(wěn)定性，是一種優(yōu)異的激光增益介質(zhì)。然而，在液相情況下，由于半導(dǎo)體量子點(diǎn)中光學(xué)增益的物理機(jī)制和影響因素尚不清晰，導(dǎo)致基于量子點(diǎn)的液態(tài)激光器鮮有報(bào)道。

針對(duì)以上難題，南京理工大學(xué)材料學(xué)院王躍教授課題組深入研究了液相量子點(diǎn)的光學(xué)增益特性，闡明了量子點(diǎn)在液相和固相情況下截然不同的物理性質(zhì)，揭示了制約液態(tài)量子點(diǎn)激光的物理機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了克服液相量子點(diǎn)光學(xué)損耗的界面調(diào)控新方法，有效提升了液相量子點(diǎn)的光學(xué)增益性能，進(jìn)而設(shè)計(jì)了與量子點(diǎn)高品質(zhì)回音廊模式微流光腔，實(shí)現(xiàn)了低閾值的半導(dǎo)體量子點(diǎn)液態(tài)微腔激光器，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Laser and Photonics Reviews上。

這項(xiàng)工作以金屬鹵化物半導(dǎo)體量子點(diǎn)為例，通過瞬態(tài)吸收和詳細(xì)的光譜研究證明了納米晶本質(zhì)上是一種優(yōu)越的液體增益介質(zhì)，具有巨大的光學(xué)增益系數(shù)，并且首次揭示了膠體分散性差和泵浦誘導(dǎo)的納米晶失活是阻礙納米晶在液相下光學(xué)放大的主要機(jī)制，進(jìn)而對(duì)納米晶進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，解決了上述問題，實(shí)現(xiàn)了液相量子點(diǎn)的低閾值受激輻射。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了集微流通道、光纖和量子點(diǎn)溶液于一體的微流控激光器。憑借納米晶出色的光增益特性和微流通道裝置提供的良好光反饋，這種新型的微流控激光器表現(xiàn)出極低的激光閾值、高品質(zhì)因子和偏振性。這些結(jié)果為發(fā)展下一代液體激光器提供了參考，并有助于推進(jìn)光微流技術(shù)在生物檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)控、可穿戴器件等領(lǐng)域的發(fā)展。

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