2017年11月17日，美国商业资讯亚利桑那州洛斯阿拉莫斯国家实验室消息——额外电子掺杂的量子点（QDs）被发现可以使这些特殊设计的量子点产生激励较少、能量损失较少的激光。

洛斯阿拉莫斯国家实验室纳米技术小组的研究人员发现，通过在QDs中增加额外的载流子，能够阻止其吸收，从而创造一个没有外部刺激的“透明”传播状态，可以将光学增益的阈值减小到几乎为零。

当对特殊设计具有阻抗特性的Auger衰变的量子点进行光学掺杂时，由于预先存在载流子对基态吸收的抑制，量子点的光学增益阈值会显著降低。

此外，研究人员通过对每点平均注入约一个电子的方法，可以将自发放大辐射的阈值降低两倍多，使其达到亚单激子水平。根据研究人员介绍，测量结果表明通过两个电子完全阻断边带状态可以实现“零阈值”增益。

洛斯阿拉莫斯洛杉矶国家实验室化学家Jaehoon Lim与洛斯阿拉莫斯研究员Young-Shin Park（也供职于新墨西哥大学高科技材料中心）合作研究合成量子点的仪器。与Lim和Park一起合作的还有他们在洛斯阿拉莫斯的同事Kaifeng Wu和Victor Klimov，他们论证了带负电荷的量子点在低功率激光或量子点激光二极管中的应用前景。 由洛斯阿拉莫斯洛杉矶国家实验室提供。

研究小组组长Victor Klimov说：“当我们在制造过程中恰当地调整粒子内部的组成分布，然后在每个点上注入两个或多个电子时，它们就能够产生更多的激光。重要的是，它们产生激光所需要的能量非常小。”

这项研究还介绍了一种新型的量子点，其内部设计可以使激光活越状态的持续时间时间远大于标准粒子。

通常情况下，多余电子的存在会抑制激光的产生，因为量子点的能量不会变成光子流，而是作为废热以很快的速度进行耗散。新的洛斯阿拉莫斯粒子设计通过直接将粒子的能量转换到发射频道消除了这些寄生损失。

Klimov说：“这些研究为实现新型低阈值激光器件提供了令人激动的可能性，这些新型器件可以使用各种衬底和光学腔设计，从而可以应用于光纤光学、大型激光阵列、激光照明和微缩芯片传感技术等不同领域。”

该项研究发表于《Nature Nanotechnology 》杂志上。 (doi:10.1038/nnano.2017.189).

来源：https://www.photonics.com/Article.aspx?AID=62801

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