在光通信和控制光与物质相互作用的应用中，关键的功能是在低阈值下的宽光谱范围内按需输出具有可编程性和连续波长的可调激光。但在具有高可重构性的小模式体积内控制多波长激光发射仍具有挑战，现有材料的染料数量和发射波长始终限制色域。利用单芯片选择波长的可调谐激光是近年来备受关注的课题，最终目标是实现选择发射波长的可调谐激光器。

在本文中，我们介绍了一种通过在金属包覆的平板-毛细管混合微腔中，注入混合有金纳米粒子的R6G溶液来选择发射波长的激光器。R6G溶液与不同直径的Au纳米颗粒混合后会发射不同波长的激光，是因为Au纳米粒子的共振波长与其尺寸有关。通过控制R6G溶液中金纳米颗粒的直径，设计了一种调节激光发射波长的机制。实现了对特定激光波长和更窄峰值的精确控制，同时由于相干叠加，在毛细管两端会输出稳定的激光光束，相应的激光峰值总是随着泵浦光功率的增加而增加。这种选择发射波长的激光器具有制备简单、集成度高、体积小等优点。我们的发现为从单个整体结构实现选择激光的发射波长提供了新的可能性。

图一 毛细管混合微腔中的激光发射 (a) R6G的荧光光谱;  (b) 在泵浦光作用下将Au纳米粒子和R6G溶液注入毛细管中可以得到激光束;  (c) 通过窄带透射滤光片后得到波长约594 nm的激光束;  (d) 波长594 nm的激光强度随波长532 nm的泵浦光变化;  (e) 用光谱仪得到泵浦和激光束的光谱。

图二 注入不同直径的金纳米粒子后的激光束对比图 (a)–(c) 直径40、50和60 nm的Au纳米粒子混入毛细管后的光强，黑线对应更强的泵浦光功率(~10 µW)，红线对应约5 µW 的泵浦光;  (d) 不加Au纳米粒子的毛细管的光强。

该成果发表在“Hong Yang, Hailang Dai, Qiheng Wei, Hongrui Shan, Zhuangqi Cao and Xianfeng Chen, Selection of emission wavelength of lasing via a hybrid microcavity, Physical Review Applied, 16, 034015 (2021)”。

原文链接： https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevApplied.16.034015