太原理工大學(xué)李國輝副教授、崔艷霞教授團隊在《發(fā)光學(xué)報》2022年第10期發(fā)表了題為“通向鈣鈦礦電泵浦激光的研究進(jìn)展”的綜述文章，介紹了鈣鈦礦材料實現(xiàn)電泵浦激光的優(yōu)勢，梳理了現(xiàn)階段通向鈣鈦礦電泵浦激光的兩大問題（非輻射復(fù)合損耗高和熱效應(yīng)嚴(yán)重）及改善問題的有效策略，總結(jié)了通向鈣鈦礦電泵浦激光的補充手段與有望實現(xiàn)低閾值鈣鈦礦電泵浦激光的新機制，最后進(jìn)行了展望和總結(jié)。

微型激光器，特別是微型電泵浦激光器，在光通信、光計算、光存儲等領(lǐng)域具有十分重要的研究價值。可溶液法制備的鈣鈦礦擁有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)性能，是一類極具潛力的電泵浦激光增益介質(zhì)。近年來，基于鈣鈦礦材料的室溫連續(xù)光泵浦激光以及大電流電致發(fā)光器件陸續(xù)被報道，在通向鈣鈦礦電泵浦激光的研究上取得了可喜進(jìn)展。

現(xiàn)階段通向鈣鈦礦電泵浦激光的兩個主要矛盾為高非輻射復(fù)合損耗（圖1）和大的熱效應(yīng)（圖2），文章介紹了針對這些問題的有效應(yīng)對策略。

圖1：（a）三維鈣鈦礦中不同的載流子復(fù)合機制對應(yīng)的載流子壽命隨注入載流子濃度變化的關(guān)系曲線；（b）準(zhǔn)二維鈣鈦礦中的單重態(tài)激子與三重態(tài)激子的能量轉(zhuǎn)移過程

圖2：溫度對鈣鈦礦發(fā)光器件性能的影響規(guī)律

同時，針對鈣鈦礦電注入型發(fā)光器件中還面臨電荷注入不平衡、光學(xué)損耗高、增益能力不足等問題，通過平衡電荷注入（圖3）、降低光學(xué)損耗（圖4）、促進(jìn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（圖5）等策略，有助于鈣鈦礦電泵浦激光器件性能的提升。

圖3：電荷注入平衡化

圖4：降低光學(xué)損耗

圖5：利用載流子轉(zhuǎn)移機制促進(jìn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

此外，基于新物理機制的鈣鈦礦激光被陸續(xù)報道，包括表面等離激元（SPP）、Mie共振、激子極化激元、連續(xù)域束縛態(tài)（BIC）等。未來，它們將在通向鈣鈦礦電泵浦激光研究中占據(jù)十分重要的位置。

圖6：鈣鈦礦激光新機制。（a）表面等離激元激光器；（b）Mie共振激光器；
（c）極化激元激光器；（d）BIC激光器

總之，通向鈣鈦礦電泵浦激光研究已經(jīng)取得了一系列可喜的進(jìn)展。過去的幾年中，研究人員們針對阻礙鈣鈦礦電泵浦激光實現(xiàn)的一系列問題，提出了一些解決方案，助力了通向鈣鈦礦電泵浦激光的發(fā)展。

| 論文信息 |

魏衍福,李國輝,潘登，等.通向鈣鈦礦電泵浦激光的研究進(jìn)展[J].發(fā)光學(xué)報,2022,43(10):1478-1494. 

https://cjl.lightpublishing.cn/thesis/62/28300063/zh/

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