西湖大學(xué) Lan Li 團(tuán)隊(duì)采用了鋅摻雜的PbS 膠體量子點(diǎn)（CQD），以抑制非輻射衰減，并將其與緊湊型高品質(zhì)因子硅納米梁腔集成，從而利用Purcell效應(yīng)有效地將自發(fā)輻射引導(dǎo)至激光模式，顯著降低閾值功率。

本研究展示了一種單片集成CQD的硅光子平臺(tái)，該平臺(tái)在脈沖光泵浦下實(shí)現(xiàn)了近紅外激光輸出，在1579.20 nm處實(shí)現(xiàn)了0.29 nm（0.15 meV）的超窄線寬，并具有127 µJ cm?²的超低閾值。在連續(xù)波（CW）泵浦下，該器件在1350–1600 nm光譜范圍內(nèi)展現(xiàn)出亞納米線寬的腔濾波自發(fā)輻射。該輻射在300 K下15小時(shí)內(nèi)峰值功率衰減小于6%，在高達(dá)360 K的溫度下仍保持穩(wěn)定性能，且在環(huán)境儲(chǔ)存250天后性能幾乎沒有下降。通過將溶液法制備的量子點(diǎn)與CMOS兼容的硅光子器件單片集成，該平臺(tái)為近紅外波段的多波長(zhǎng)片上納米激光器陣列提供了一條可靠、可擴(kuò)展且低成本的途徑，從而釋放了緊湊型光子技術(shù)在成像、傳感和通信領(lǐng)域變革性應(yīng)用的巨大潛力。

研究成果于 2025 年 11 月 13 日以題為“Ambient-Stable NIR Nanolasing: Monolithic Integration of PbS CQDs on a Silicon Photonic Platform”發(fā)表在《Advanced Materials》上。

圖1：器件結(jié)構(gòu)和腔體設(shè)計(jì)

圖2：PbS量子點(diǎn)性質(zhì)的表征

圖3：脈沖泵浦激光器性能

圖4：連續(xù)波泵浦下的腔過濾自發(fā)輻射

文獻(xiàn)來源

R. Tang, C. Sun, J. Chang, et al. “ Ambient-Stable NIR Nanolasing: Monolithic Integration of PbS CQDs on a Silicon Photonic Platform.” Adv. Mater. (2025): e16460.

DOI：https://doi.org/10.1002/adma.202516460