原子级薄黄珍珠：热非线性光学效应辅助连续波随机激光的推动力
光学
2022-09-28 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
在低温以上，对于具有大量晶格缺陷的材料，连续波（CW）光泵浦下的随机激光（RL）发射通常具有挑战性。因此，制备 RL 器件需极为审慎。合成在原子极限下具有独特功能的二维材料对此类器件必不可少。本工作中，采用液相剥离（LPE）技术由 bulk 南海珍珠合成了无缺陷二维黄珍珠（2D-YP）。随后，将 2D-YP 用作被动散射体，从常规增益分子即罗丹明 B（RhB）实现 CW 泵浦的 RL 发射。与其他半导体（TiO2）及二维（石墨烯与 h-BN）被动散射体相比，由 RhB 与 2D-YP 构成的无序体系（即 2D-YP@RhB）的增益体积提升约 25 倍，这归因于热非线性光学（NLO）相互作用引起的大折射率梯度形成。因而，2D-YP@RhB 在最低阈值输入泵浦功率 65 mW 与线宽 3 nm 下实现了约 591 nm 的非相干 RL（ic-RL）发射。此外，通过改变 2D-YP@RhB 容器的构型，也可实现从 ic-RL 到模式可调相干 RL（c-RL）发射的清晰转变。因此，这一新设计的具有本征光子捕获能力的范德瓦耳斯异质结构（即 2D-YP）可为开发未来令人振奋的光电子器件铺平道路。
引用
@article{arxiv.2209.13295,
title = {Atomically Thin Yellow Pearl: An Impetus for Thermal Nonlinear Optical Effect Assisted Continuous Wave Random Lasing},
author = {N. Mandal and A. Pramanik and A. Dey and P. Kumbhakar and V. Kochat and A. R. S. Gautam and N. Glavin and A. K. Roy and P. M. Ajayan and C. S. Tiwary},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.13295},
year = {2022}
}