我校肖敏教授领衔的微纳和超快光学团队在双光子激发激光器方面取得重要进展，成功利用钙钛矿半导体CsPbBr3量子点实现极低激发阈值的频率上转换激光器。研究成果以“Two-photon pumped perovskite semiconductor nanocrystal lasers”为题于2016年3月在线发表在J. Am. Chem. Soc.期刊上 (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b12662。)
微纳激光器自问世以来一直被期待用于生物标定、光动力治疗等生物光子学领域，然而一般情况下泵浦光的波长短于激射波长，生物体对激发光的吸收和散射限制了载体操作的可能性。双光子激发的频率上转换激光器，利用在生物光学窗口的近红外光源作为激发光,可将激发光深入到生物组织内部，实现载体操作。然而，受制于材料极难兼有高效双光子吸收和易产生激光能级粒子数反转两个特性，双光子激发微纳激光器的阈值极高，实际应用无法实现。最近，课题组研究方向发现新型钙钛矿结构的半导体CsPbBr3量子点的双光子吸收截面极大，比传统CdSe量子点高出两个量级，且这一材料的发光性能很好，容易产生光学增益；在此基础上，将双光子激发的光学增益耦合到回音壁模式微腔中，成功实现了双光子激发的CsPbBr3量子点激光器，并利用瞬态吸收光谱揭示其激光增益产生机理，明确指出双激子的贡献。相比传统的量子点，激发阈值降低超过一个量级，解决了双光子激发激光面向应用的最大挑战，相比于谐波产生等传统频率转换方法，双光子激发激光器无需考虑相位匹配条件，极大的拓展这类相干光源的潜在应用场合。
论文的主要实验工作部分由物理学院的硕士生徐燕青同学和博士生陈奇同学共同完成，指导老师是张春峰副教授和肖敏教授，还得到吉林大学张宇老师课题组，团队成员王晓勇教授以及南工大邢贵川老师的鼎力合作。课题组长期致力于量子点材料在量子光源、激光和发光二极管、太阳能电池、全光开关等光电器件方面的应用基础研究，相关结果此前陆续发表在主流期刊上(Adv. Funct. Mater. 22, 3146(2012), Adv. Mater. 25, 4397(2013), APL 108, 061904(2016))，受到业内广泛关注。
此项工作得到了自然科学基金以及科技部重大研究计划的资助。