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光學工程
三光子抽運偏振微腔激光

與單光子抽運激光相比,多光子抽運激光的激發波長位于長波波段,對生物組織的穿透性強、光學損傷小、空間選擇性高。具有高偏振度的多光子抽運激光由于兼具偏振光和多光子抽運激光的優勢因而在醫學成像、光動力學治療等生物光子學領域有著重要的應用前景。然而,由于現有激光增益材料難以同時滿足大的多光子吸收截面和激射效率以及高度一致的取向性等要求,目前仍無法獲得高偏振度的多光子抽運激光。

最近,浙江大學材料科學與工程學院的錢國棟教授課題組和中科院福建物構所陳學元教授課題組合作,創新性地提出在金屬-有機框架材料的孔道中有序組裝有機激光染料來獲得高偏振度多光子抽運微腔激光的設計思路。相關研究成果發表在Nature Communications [7, 11087 (2016)]上。

該課題組采用鋅離子與多齒有機配體7-(4-羧基苯基)-3-羧基-喹啉配位合成了具有一維孔道的金屬-有機框架材料ZJU-68,并利用孔道的限域作用原位組裝且高度取向的有機激光染料分子,使其量子效率從溶液狀態的0.45%大幅提高到24.28%,同時利用框架材料單晶的天然晶面作為諧振腔的反射鏡面,在國際上首次獲得了高偏振度(大于99.9%)的三光子抽運激光,其品質因子Q值高達1700。這一研究思路為新型多光子抽運偏振微腔激光材料和器件的設計制備提供了新的途徑和方法。

DMASM分子在金屬-有機框架材料ZJU-68中的原位組裝及其三光子抽運偏振激射性能


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