Шангајски институт за оптичку механику, Кинеска академија наука, напредује у инжињерству симетрије базираном на ултра-ниском прагу Ридберговог једномодног поларизованог ексцитонског ласера

Недавно је тим истраживача из Истраживачког центра за инфрацрвене оптичке материјале, Шангајског института за оптику и прецизне машине (СИПМ) Кинеске академије наука (ЦАС), Хонгкинг Донг и Лонг Зханг, у сарадњи са Универзитетом науке Хуазхонг и Тецхнологи (ХУСТ), известио је о новом механизму за генерисање динамички подесивих мономодних ласера ​​из ексцитонских поларитонских побуда са ултраниским праговима, а сродни резултати истраживања су представљени у раду „Ридберг Стате Сингле-Моде Поларитон Ласинг”. Ридбергово једномодно поларитонско ласерство са ултраниским прагом путем симетријског инжењерства“ објављено је у Нано Леттерс.
Реализација једномодних нано-ласера ​​са високом енергетском ефикасношћу и подесивим пропусним опсегом је од суштинског значаја за многе технолошке апликације као што су потпуно оптичка обрада информација, оптичко шифровање, биомедицинско снимање супер резолуције и минијатуризовани паметни дисплеји. Неколико стратегија које су тренутно усвојене за добијање једномодних ласера ​​и даље имају ограничења. Поред тога, тренутна средства за регулисање таласне дужине емисије су инхерентно статична, и потребно је истражити нове механизме који могу да генеришу динамички подесиве једномодне ласере. Екситони поларизовани ексцитони, који имају својства и фотона и екситона, добили су велику пажњу последњих година. У поређењу са конвенционалним ласерима, поларизовани ексцитонски ласери не захтевају инверзију броја постављених кућа и могу постићи подешавање режима кроз модулацију квантизованих ексцитонских поларизованих ексцитонских стања, што је идеална платформа за проучавање динамички подесивих ласера ​​са ултра-ниским прагом.

Слика 1 (а) Шематски дијаграм квантно поларизованог ексцитонског стања у симетричној замци; (б) симулирани ПЛ спектри који одговарају експерименталној конфигурацији приказаној у а; (ц) квантно поларизовано ексцитонско стање у асиметричној замци; (д) симулирани ПЛ спектри који одговарају експерименталној конфигурацији приказаној у ц; (е) СЕМ слика типичне ЗнО микрошипке; (ф) угаоно решена ПЛ слика типичне ЗнО микрошипке са радијусом од 1,27 μм. (г) Просторно решена ПЛ слика поларизованог екситона затвореног у замку.
Истраживачи извештавају о реализацији подесивог мономодног поларизованог ексцитонског ласера ​​из високо побуђених Ридбергових стања кроз инжењеринг симетрије. Разбијање симетрије поларизоване ексцитонске таласне функције кроз потенцијалну замку и контрола просторног преклапања између подручја појачања и сопственог мода омогућавају генерисање реверзибилних и динамичких једномодних поларизованих ексцитонских ласера ​​из квантизованих поларизованих ексцитонских стања. Повећање асиметрије потенцијалне бушотине омогућава једномодно ласерство чак и у високо побуђеним стањима са главним квантним бројем Н=14. Поред тога, праг ласерског зрачења се може смањити за шест редова величине у поређењу са конвенционалним ласером због одличног преклапања сопствених модова резервоара и ефективног просторног ограничења. Механизам разрађен у резултатима истраживања не зависи од неког специфичног материјала и применљив је на различите поларизоване ексцитонске системе, што отвара нови пут за развој поларизованих ексцитонских ласера ​​без прага са динамичком подесивом.

Слика 2 (ад) Зависност положаја пумпања просторно разрешених ПЛ слика у симетричној замци. Δк дат на свакој слици представља померање тачке побудног ласера ​​од центра замке; (е) спектри који одговарају сликама приказаним у огласу, респективно; и (фи) зависност положаја пумпања просторно разрешених ПЛ слика у асиметричној замци. Δк представља померање ласерске тачке која се пумпа из антиподне равни поларитонске таласне функције у основном стању. Снага пумпе: 1,25 Птх; (ј) Спектри који одговарају сликама приказаним у ф-1, респективно.

Слика 3 (ад) Просторно разрешене ПЛ слике високо асиметричне замке селективно пумпане у Н=2, 3, 7 и 14 побуђених стања, респективно, са снагом пумпе: 1,35 Птх; (е) Просторно разрешене ПЛ слике високо асиметричне бушотине селективно пумпане у Н=2, 3, 7 и 14 побуђених стања, респективно, са снагом пумпе: 1,35 Птх.