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智能微纳激光器,可输出多种激光信号,让信息存储更安全有效 | NSR

发布:RuiChaoDong    |    2020-08-01 21:23    阅读:201
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智能响应型光学材料在外界刺激下会输出不同的光学信号,可用于构筑信息存储与加解密光学器件。与静态光学材料相比,智能响应型光学材料更难被仿制与窃取,因而更加安全。

       目前,智能响应型发光材料的构筑仍存在不足,具有高存储密度、高信号识别能力的微观器件仍待发展。

       最近,中科院化学研究所研究团队(高振华博士、王康博士、闫永丽研究员、姚建年院士以及赵永生研究员)在《国家科学评论》(National Science Review,NSR)发表研究论文,利用多态响应的微纳激光信号,构筑出新型智能响应材料,并展示了其在信息安全领域中的应用潜力。
 
       研究人员首先设计合成了一系列具有共振能量转移过程的给受体激光分子体系,并通过微乳液自组装方法,构建出掺杂有激光增益分子的高品质WGM微球复合谐振腔。 

        进一步,研究人员通过时间分辨瞬态荧光光谱、高性能条纹相机系统等技术,探究了微纳谐振腔体系中给体分子辐射速率(Kr)与能量转移速率(KET)之间的竞争机制。研究表明,随着激发功率的增加,谐振腔可发射不同的光信号:

        当Kr<KET时,微纳谐振腔发射受体分子的荧光信号或激光信号;

        当Kr ≈ KET时,发射受体分子与给体分子的双重激光信号;

        当Kr>KET时,发射给体分子的激光信号。

智能响应微纳激光器不同给/受体激子之间的竞争过程及多态微纳激光信号

研究人员进一步分析了不同激发功率下有机谐振腔内部不同激子间的涨落关系,最终通过调控不同激子之间的相互竞争过程,分别实现受体分子荧光信号、受体分子激光信号、给体分子激光信号以及双色激光信号的动态快速切换。 

       有机微纳激光在光控制下可以输出不同的激光信号,对不同属性的激光信号进行解析以及光子学编码,从而可以构建多个编码态,为信息容量及信息安全强度的提高提供了非常优异的体系。研究人员采用自上而下的精密微加工技术,将含有不同信息单元的微纳激光器进行阵列化。构筑的智能响应的微纳激光阵列只有在特定功率激发光下才可以获取真实有效信息,从而实现激光信号的数字化读取与加解密功能应用,为后续有机纳米光子学的研究与器件设计提供思路及理论依据。

智能响应微纳激光器阵列对信息进行加解密,只在特定功率激发光下,才能获得真实信息

文章信息:[点击下方链接]  
      Smart Responsive Organic Microlasers with Multiple Emission States for High-Security Optical Encryption
      https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa162

消息来源:《国家科学评论》 中国科学杂志社

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