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光学工程
三光子抽运偏振微腔激光

与单光子抽运激光相比,多光子抽运激光的激发波长位于长波波段,对生物组织的穿透性强、光学损伤小、空间选择性高。具有高偏振度的多光子抽运激光由于兼具偏振光和多光子抽运激光的优势因而在医学成像、光动力学治疗等生物光子学领域有着重要的应用前景。然而,由于现有激光增益材料难以同时满足大的多光子吸收截面和激射效率以及高度一致的取向性等要求,目前仍无法获得高偏振度的多光子抽运激光。

最近,浙江大学材料科学与工程学院的钱国栋教授课题组和中科院福建物构所陈学元教授课题组合作,创新性地提出在金属-有机框架材料的孔道中有序组装有机激光染料来获得高偏振度多光子抽运微腔激光的设计思路。相关研究成果发表在Nature Communications [7, 11087 (2016)]上。

该课题组采用锌离子与多齿有机配体7-(4-羧基苯基)-3-羧基-喹啉配位合成了具有一维孔道的金属-有机框架材料ZJU-68,并利用孔道的限域作用原位组装且高度取向的有机激光染料分子,使其量子效率从溶液状态的0.45%大幅提高到24.28%,同时利用框架材料单晶的天然晶面作为谐振腔的反射镜面,在国际上首次获得了高偏振度(大于99.9%)的三光子抽运激光,其品质因子Q值高达1700。这一研究思路为新型多光子抽运偏振微腔激光材料和器件的设计制备提供了新的途径和方法。

DMASM分子在金属-有机框架材料ZJU-68中的原位组装及其三光子抽运偏振激射性能


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