Những thành tựu nghiên cứu quan trọng đã được thực hiện trong lĩnh vực thiết bị laser cực tím sâu mới

Gần đây, với sự hỗ trợ của Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc, Nghiên cứu Cơ bản Thâm Quyến và các dự án khác, Trợ lý Giáo sư Jin Limin, thành viên của nhóm Quang điện tử micro-nano của Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân (Thâm Quyến), đã hợp tác với Giáo sư Wang Feng và Giáo sư Zhu Shide của Đại học Thành phố Hồng Kông, và xuất bản một bài báo nghiên cứu trên tạp chí nổi tiếng quốc tế Nature-Communications. Học viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân (Thâm Quyến) là đơn vị truyền thông.

Er3+ Thiết bị Laser On-Chip UV cường độ sâu nhạy cảm và các ứng dụng của chúng trong cảm biến hạt nano

Bài báo chỉ ra rằng ánh sáng UV kết hợp có những ứng dụng quan trọng trong khoa học môi trường và đời sống, tuy nhiên, tia laser UV trực tiếp gặp phải những hạn chế về chi phí chế tạo và vận hành trực tiếp. Nhóm nghiên cứu đã đề xuất một chiến lược laser DUV được tạo ra gián tiếp thông qua quá trình đảo ngược song song, nghĩa là xây dựng một hạt nano nhiều lớp vỏ để đạt được công suất laser DUV ở 290 nanomet dưới sự kích thích của bước sóng liên lạc đường dài 1550 nanomet. Trong ngành công nghiệp viễn thông trưởng thành, nơi có sẵn nhiều thành phần quang học khác nhau, kết quả của nghiên cứu này cung cấp một giải pháp khả thi để chế tạo laser sóng ngắn thu nhỏ phù hợp cho các ứng dụng thiết bị.
Liên quan đến nghiên cứu trên, bài báo đề cập rằng sự dịch chuyển ngược Stokes lớn 1260 nm (â3,5 eV) gây ra sự kết hợp hàng loạt của một loạt các quá trình đảo ngược khác nhau. Trong thí nghiệm này, các quá trình chuyển đổi ngược Tm3+ và Er3+ được giới hạn trong các lớp vỏ khác nhau bằng cấu trúc nano nhiều lớp để giảm sự tiêu tán năng lượng kích thích gây ra bởi sự trao đổi năng lượng không kiểm soát được giữa các quá trình chuyển đổi ngược khác nhau. Bài báo này chỉ ra rằng pha tạp Ce3+ là điều kiện cần thiết để thực hiện đảo ngược domino, bởi vì Ce3+ ngăn chặn chuyển đổi ngược bậc cao của Er3+ thông qua giãn chéo và nhận ra nghịch đảo dân số bị chi phối bởi mức năng lượng 4I11/2, có thể thúc đẩy Sự truyền năng lượng của Er3+âYb3+ và quá trình chuyển đổi ngược Yb3+âTm3+ tiếp theo.
Nhóm đã tích hợp vật liệu này với thiết bị laze vi vòng trên chip Q cao (2×105) để mô tả đặc tính quang học và lần đầu tiên quan sát thấy bức xạ laze chuyển đổi ngược cực tím cường độ cao nhạy cảm với Er3+, Tm3+ được thúc đẩy bởi quá trình chuyển đổi ngược domino Ionic này bức xạ đảo ngược 5 photon nhạy cảm với hệ số Q của khoang laser và các phép đo cảm biến được thực hiện với các hạt polystyrene có kích thước tương tự mô phỏng dịch tiết của tế bào ung thư, cho phép cảm nhận hạt nano bằng cách theo dõi các thay đổi ngưỡng laser 290nm, kích thước cảm biến là như nhỏ tới 300nm.