【信息与量子学术沙龙】第11期-孙皓


报告题目:基于单晶铒氯硅酸盐纳米线的增益研究

报告时间2019-04-24 上午10:00

报告地点:沙河校区,通信楼725

报告人:孙 博士

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报告人简介:

孙皓,于2015年获得清华大学物理电子学博士学位,现为清华大学电子系助理研究员。研究兴趣包括片上硅兼容有源器件,如基于1D纳米线(III-VRare-earth)和2D层状半导体的激光器和放大器,通过利用各种光学光谱方法探索纳米结构的新功能和激子相关增益机制。已在Nature PhotonicsNano LettersACS Nano发表多篇文章。

 

报告摘要:

对于片上光子集成应用领域的光放大器和激光器来说,获得位于通信波段的高增益光学材料至关重要。含铒材料由于铒离子的4f能级跃迁导致光致发光位于1.5 μm附近,因而是理想的选择。在典型的掺铒材料中铒离子浓度通常小于1020 cm-3,从而限制了其光学增益仅为几个dB/cm。具有较高铒离子浓度的含铒化合物成为潜在的高增益材料。但是,已报道的薄膜铒化合物由于结晶质量较差导致荧光寿命短并且具有浓度依赖的淬灭效应,目前还未有净增益的报道。近年来,我们研制了一类新型铒化合物,铒氯硅酸盐(ECS)纳米线。该材料可直接生长在硅基衬底上,具有近乎无缺陷的单晶质量结构,铒离子浓度比铒掺杂材料高两个数量级。光致发光寿命长达ms量级,是天然的波导结构,且截面尺寸可支持在1.5 µm处光的单模传输。通过系统地精密测量表征,我们在单根ECS纳米线上实现了100 dB/cm的光学净增益和高达1000 dB/cm的信号增强,突破了传统掺铒材料中光学增益仅为几个dB/cm的限制。因此,ECS纳米线在片上光子集成领域展示出了极大的应用潜力。