化学处理改进了量子点激光器

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使微小的激光设备（如眼科手术刀）更有效地工作的秘诀之一就是使用称为量子点的微小半导体粒子。在新研究中，纳米尺寸的点正在被额外的电子修改或“掺杂”，这种处理使得点越来越接近产生期望的激光，具有较少的刺激和能量损失。 P_;oSN|>  
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“在粒子的装配过程中，当我们适当地调整粒子内的组成时，我们在每个点中注入两个或更多个电子，并且它们变得能够射出更多激光。重要的是，它们需要相当低的能量来激发激光发射，”纳米技术团队负责人Victor Klimov说道。 v-kH7H"z  
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为了迫使材料发射激光，激光器需要致力于一个“粒子数反转”状态，即，使得在较高能量的电子状态超过处于较低能量状态的数量的电子的数量。为了正常地实现这种情况，激光器需要采用一定功率的外部刺激（光的或电的），外部刺激应该超过称为“光学增益阈值”的临界值。洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员们在最近的范例改革进展中表明，通过在他们专门设计的量子点中加入额外的电子，它们可以将该阈值减少到几乎为零。 gyPF!"!5dq  
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当被泵浦刺激时，标准的激光材料吸收光能一段时间才能开始发射激光。在该一段时间过程中，当光既不被吸收也不被放大时，材料将渡过“光学透明”的状态转变。通过向其量子点添加额外的电荷载体，洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员们能够阻断吸收和创造透明状态而无需外部激励。这意味着甚至极弱的泵浦现在可以启动激光发射。 .C1^QY-wL  
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这项研究的另一个重要要素是一种新型的量子点，其内部设计用于将激光活跃状态保持比标准粒子更长。通常，额外电子的存在将抑制激光，因为量子点能量不会作为光子流释放，而是以无用的热量的形式释放。洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员们设计的新的粒子设计消除了这些寄生损耗，将粒子的能量重定向到发射通道。“这些研究提供了理解新型低阈值激光器件的机会，这些新型低阈值激光器件可以由从光纤和大型激光阵列到激光发射和芯片感测技术等应用的各种基板和光腔设计制造，”Klimov说。 !#r]f9QP  
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原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171016132644.htm