近期，中國科學院上海光學精密機械研究所中科院強激光材料重點實驗室張龍研究員、董紅星博士領銜的光學微腔研究小組在光學諧振腔研究領域取得新進展。研究首次實現(xiàn)了四邊類波導光學諧振腔低溫調(diào)制光譜及紫外激光輸出，成功解析非規(guī)則六邊形回音壁微腔對低維光場的調(diào)制分布。研究結(jié)果被材料領域國際學術(shù)期刊Advanced Optical Materials 和Journal of Materials Chemistry C 相繼報道【Adv. Optical Mater. 2014, DOI: 10.1002/adom.201400269；J. Mater. Chem. C, 2014, DOI: 10.1039/C4TC01223B】。

　　伴隨光電子領域小型化、集成化和高效率的發(fā)展趨勢，具有特定幾何結(jié)構(gòu)配置的低維受限光學諧振腔的研究受到了人們的高度重視，其尺寸接近電磁波波長的尺度，光子會受到較強的限制，這將顯著改變諧振腔結(jié)構(gòu)中的一些基本物理性質(zhì)（光譜、光波導、光動力學等），在未來遠程通訊、光學傳感、信息處理等領域具有非常誘人的應用前景。然而，針對在紫外和可見光區(qū)具有優(yōu)異光電特性的寬禁帶金屬氧化物，傳統(tǒng)微腔制備技術(shù)并不適用，使得該類重要光功能材料在微腔領域的研究和發(fā)展在很長一段時間受到極大限制。因此，如何設計并制備高效新型的微腔結(jié)構(gòu)，并開展相關(guān)光譜物理研究成為該領域的熱點問題。

　　研究小組利用氣相傳輸冷凝技術(shù)成功實現(xiàn)高品質(zhì)氧化鋅和氧化銦單晶微腔結(jié)構(gòu)。氧化鋅微腔具有規(guī)則四邊截面，并實現(xiàn)P型離子Sb的淺摻雜，實驗上獲取類波導微腔調(diào)制光譜及紫外激射，解析激射隨溫度的變化依賴關(guān)系，并首次闡明微腔P型離子摻雜的激活物理本質(zhì)（圖1）；另外，基于氧化銦微腔結(jié)構(gòu)截面的非完美對稱性，結(jié)合差分擬合數(shù)值模擬，從實驗和理論上詳細討論截面結(jié)構(gòu)對微腔調(diào)制光譜的影響，首次解釋了其完整的調(diào)制光譜物理圖像（圖2）；兩類微腔對光場展現(xiàn)出獨特效的低維調(diào)控能力，相關(guān)微腔制備及光譜物理研究還未見報道，其相關(guān)研究為該類材料微腔基光電子器件的開發(fā)和應用奠定了實驗基礎。

　　該項研究得到了國家科技重大專項、國家自然科學基金、上海市青年科技啟明星A類計劃、中科院青年創(chuàng)新促進會等的支持。

圖1 四邊類波導微腔調(diào)制光譜及紫外激射 

圖2 非規(guī)則六邊形回音壁微腔可見光場分布