[发明专利]一种基于DBR结构的局域等离子体增强钙钛矿激光器

说明书

本发明涉及半导体激光器技术领域，且公开了一种基于DBR结构的局域等离子体增强钙钛矿激光器，包括纳米金/钙钛矿薄膜和分布式布拉格反射镜片，所述分布式布拉格反射镜片、纳米金/钙钛矿薄膜和分布式布拉格反射镜片组成三明治结构，纳米金/钙钛矿薄膜由自组装一层均匀纳米金颗粒和钙钛矿纳米结构组成，上下两层分布式布拉格反射镜片的外部粘接有玻璃板。由于钙钛矿材料具有增益系数高、电荷载流子迁移率高和扩散距离长的优点,且纳米金可以增强局域光强，通过引入该复合结构,以显著提高增益系数、降低激光器的激发阈值,并能使激光器在温度高于室温的情况下仍能正常工作,同时具有发光波长可调谐、动力学过程超快、结构简单、容易加工的优点。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体为一种基于DBR结构的局域等离子体增强钙钛矿激光器。

背景技术

钙钛矿材料的带隙可调谐，产生从近红外到紫外波段的激光，是使得钙钛矿材料在激光器方面具有光明应用前景的主要原因。虽然市场上目前已经具有相对成熟的可调节激光器，主要应用于光通信领域，在科研、国防、大气监测、医疗等领域也被广泛研究。但可调节激光器的发展还有很多阻碍，其中扩大调节谱线范围，提高增益系数，降低激光器阈值，实现波长可调，就是限制其发展的主要原因之一。现有改善方法多依靠改变谐振腔内光学元件，可调节输出波长范围小、调节过程中机械稳定性差、光学增益系数低、激光器阈值高，调节转换效率慢、制造复杂、价格昂贵。

在专利公开号CN201910839319的中国专利中，虽然提高其可调节性和稳定性，但是其激光器阈值仍然偏高，且可调节的参数单一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于DBR结构的局域等离子体增强钙钛矿激光器，具备提升增益系数、降低激光器阈值，保证激光器的稳定，实现模式和波长可调的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于DBR结构的局域等离子体增强钙钛矿激光器，包括纳米金/钙钛矿薄膜和分布式布拉格反射镜片，所述分布式布拉格反射镜片、纳米金/钙钛矿薄膜和分布式布拉格反射镜片组成三明治结构，所述纳米金/钙钛矿薄膜由自组装一层均匀纳米金和钙钛矿结构组成，所述的钙钛矿结构可以是钙钛矿纳米片、钙钛矿纳米线、钙钛矿量子点、钙钛矿纳米晶，所述上下两层分布式布拉格反射镜片的外部粘接有玻璃板，所述纳米金/钙钛矿薄膜由纳米金颗粒铺设在钙钛矿薄膜的面上，通过改变钙钛矿材料的卤族元素种类和比例，纳米金颗粒的尺寸、形状，DBR层数可实现波长可调。通过纳米金的局域等离子体增强及DBR结构实现提高增益系数，降低激光器阈值。

柠檬酸三钠还原法制备纳米金颗粒，通过钙钛矿溶液和聚氧化乙烯(PEO)溶液混合的比例来控制，从而制备出致密的钙钛矿薄膜，最终形成纳米金/钙钛矿薄膜。

优选的，所述纳米金/钙钛矿薄膜由等离子体模式及晶体模式，通过控制纳米金的尺寸实现模式控制，所述钙钛矿材料包括有机无机杂化钙钛矿材料、全无机钙钛矿材料。

优选的，所述纳米金颗粒可替换为纳米银颗粒或纳米铂颗粒等贵金属纳米颗粒。

优选的，所述钙钛矿薄膜的制备过程引入偶氮联苯四羧酸H4abtc。多功能的H4abtc因其本身的结构特点,不仅能够明显改善器件的稳定性,而且能够调整钙钛矿薄膜的成核和结晶过程。

优选的，所述钙钛矿薄膜表面进行疏水改性处理。不影响其他性能的情况下达到对提高增益系数，降低损耗。

优选的，所述分布式布拉格反射镜片由二氧化铪和二氧化硅交替叠加组成多层结构，纳米金/钙钛矿薄膜上层所述分布式布拉格反射镜片设置为七层二氧化铪/二氧化硅多层结构，纳米金/钙钛矿薄膜下层所述分布式布拉格反射镜片设置为十三层二氧化铪/二氧化硅多层结构。

优选的，所述纳米金/钙钛矿薄膜和分布式布拉格反射镜片通过光刻胶沾附连接。

有益效果：