本發(fā)明涉及膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光器，具體涉及一種水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法。

背景技術(shù)：

由于膠質(zhì)量子點(diǎn)制作成本低，量子產(chǎn)率高(～100％)，以及調(diào)輻射波長(zhǎng)可調(diào)，在過(guò)去的十多年中，可溶液處理的膠質(zhì)量子點(diǎn)在激光領(lǐng)域得到了廣泛研究。膠質(zhì)量子點(diǎn)可以通過(guò)廉價(jià)的化學(xué)合成方法制作。通過(guò)改變膠質(zhì)量子點(diǎn)的尺寸和成分，膠質(zhì)量子點(diǎn)激光器的輻射波長(zhǎng)已經(jīng)覆蓋整個(gè)可見(jiàn)區(qū)和近紅外。因此，膠質(zhì)量子點(diǎn)解決了傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料在藍(lán)光波段遇到的問(wèn)題，并且它們還能被制作成致密堆積的量子點(diǎn)固體。此外，膠質(zhì)量子點(diǎn)的性質(zhì)非常穩(wěn)定，它們?cè)趷毫拥沫h(huán)境下或經(jīng)歷過(guò)極端條件處理后，比如水、氧、熱等，依然可以實(shí)現(xiàn)激光輸出，而此時(shí)其它一些增益材料不再工作。因此，人們采用不同的微腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了膠質(zhì)量子點(diǎn)激光器，這些微腔結(jié)構(gòu)包括法布里－珀羅(fp)腔、回音壁模式(wgm)腔、分布反饋(dfb)腔、隨機(jī)腔和光子晶體腔。在這些激光器中，微腔僅提供光學(xué)反饋，而填充在微腔中的膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜或溶液用來(lái)提供增益。但是，上述fp腔、隨機(jī)腔以及中空光纖wgm腔體積很大，導(dǎo)致它們很難在片上集成。而dfb腔和光子晶體腔需要昂貴和高真空的微納加工設(shè)備來(lái)制備，微球和微芯圓環(huán)wgm腔的制備同樣需要昂貴和特殊的設(shè)備而且加工步驟繁瑣。

最近，人們提出了利用膠質(zhì)量子點(diǎn)微腔制作激光器，這些膠質(zhì)量子點(diǎn)微腔可以同時(shí)提供增益和反饋。例如，通過(guò)復(fù)雜的電學(xué)捕獲方法，把膠質(zhì)量子點(diǎn)液滴懸浮起來(lái)作為wgm微腔，可以制作液態(tài)膠質(zhì)量子點(diǎn)激光器。通過(guò)特殊的膠質(zhì)量子點(diǎn)打印技術(shù)制備的fp腔和wgm腔，也可以實(shí)現(xiàn)膠質(zhì)量子點(diǎn)激光器。兩個(gè)月前，新加坡南洋理工大學(xué)handongsun教授課題組報(bào)道了在玻璃基底上滴涂高濃度膠質(zhì)量子點(diǎn)/pmma溶液(～45wt.％)實(shí)現(xiàn)wgm氣泡激光器。但是，除了該wgm氣泡激光器，上述幾種微腔的制作方法依然十分復(fù)雜，并且需要特殊的加工設(shè)備。更重要的是，這些小尺寸的膠質(zhì)量子點(diǎn)激光器還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)與其它納米光子學(xué)器件(如波導(dǎo))的片上集成。因此，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單低廉的方法制作易于片上集成的膠質(zhì)量子點(diǎn)激光器在實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種簡(jiǎn)單廉價(jià)的水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法，得到了高質(zhì)量、易于集成的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤。

本發(fā)明的水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法，包括以下步驟：

1)把膠質(zhì)量子點(diǎn)溶解在第一有機(jī)溶劑中，然后將第二有機(jī)溶劑與第一有機(jī)溶劑混合，形成混合溶劑膠質(zhì)量子點(diǎn)溶液，第一有機(jī)溶劑與第二有機(jī)溶劑具有不同的鏈長(zhǎng)，并且需要控制這兩種溶劑的比例；

2)提供表面潔凈的成膜基底；

3)控制環(huán)境溫度，將混合溶劑膠質(zhì)量子點(diǎn)溶液滴涂在成膜基底上，由于第一有機(jī)溶劑與第二有機(jī)溶劑具有不同的鏈長(zhǎng)，混合溶劑膠質(zhì)量子點(diǎn)溶液均勻分散在整個(gè)成膜基底的表面；

4)在大氣環(huán)境中，當(dāng)混合溶劑揮發(fā)完畢，膠質(zhì)量子點(diǎn)會(huì)堆積成致密的膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜，膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜的厚度通過(guò)滴涂過(guò)程中混合溶劑量子點(diǎn)溶液的濃度和體積來(lái)控制；

5)將具有膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜的成膜基底進(jìn)行烘烤，控制烘烤溫度和時(shí)間，使殘留在膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜內(nèi)的第一有機(jī)溶劑和第二有機(jī)溶劑完全揮發(fā)，此時(shí)膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜內(nèi)部存在殘余應(yīng)力；

6)在膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜的表面滴水，水滴部分覆蓋膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜的表面，水滴的表面張力將膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜內(nèi)部的殘余應(yīng)力釋放；

7)膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜沿著膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜-水-空氣三相接觸線的位置破裂成大量的小塊；這些小塊脫離成膜基底后漂浮在水滴表面，形成大量形狀不同的微米尺寸的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤；

8)將漂浮膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的水滴分散到盛有水的燒杯中；

9)用旋涂、滴涂或浸涂的方式把燒杯中的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤轉(zhuǎn)移到表面潔凈的轉(zhuǎn)移基底上；

10)將轉(zhuǎn)移基底上的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤在室溫環(huán)境下干燥，挑選合適的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤，在泵浦光的作用下實(shí)現(xiàn)片上微盤激光器并與波導(dǎo)集成。

其中，在步驟1)中，第一有機(jī)溶劑用短鏈長(zhǎng)的有機(jī)溶劑，比如己烷；第二有機(jī)溶劑的鏈長(zhǎng)比第一種有機(jī)溶劑的鏈長(zhǎng)要長(zhǎng)，可用庚烷，辛烷，葵烷。要形成高質(zhì)量的膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜，需根據(jù)具體所采用的兩種鏈長(zhǎng)的有機(jī)溶劑選擇合適的溶劑比例。當(dāng)采用己烷作為第一有機(jī)溶劑，辛烷作為第二有機(jī)溶劑，則第一有機(jī)溶劑與第二有機(jī)溶劑的體積比為3:1～20:1。

在步驟2)中，成膜基底采用玻璃、石英、硅(si)、藍(lán)寶石(al2o3)、氮化硅(sin)、氟化鎂(mgf2)等材料。

在步驟3)中，環(huán)境溫度也會(huì)影響膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜的質(zhì)量。因此，根據(jù)不同的第一有機(jī)溶劑與第二有機(jī)溶劑的比例，需選擇合適的環(huán)境溫度。當(dāng)采用己烷作為第一有機(jī)溶劑，辛烷作為第二有機(jī)溶劑，當(dāng)?shù)谝挥袡C(jī)溶劑與第二有機(jī)溶劑的體積比為5:1時(shí)，環(huán)境溫度在20～30℃之間可獲得高質(zhì)量的膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜。

在步驟4)中，膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜的厚度范圍是10nm～10μm。

在步驟5)中，烘烤溫度為40～100℃，烘烤時(shí)間為5～15分鐘。

在步驟7)中，大量是指10⁵量級(jí)。

在步驟9)中，轉(zhuǎn)移基底采用玻璃、石英、藍(lán)寶石(al2o3)、氟化鎂(mgf2)、氣凝膠等透明材料。

在步驟10)中，室溫下的干燥時(shí)間大于1個(gè)小時(shí)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明將膠質(zhì)量子點(diǎn)溶解在兩種具有不同鏈長(zhǎng)的有機(jī)溶劑中，控制兩種有機(jī)溶劑的比例和環(huán)境溫度滴涂在成膜基底上，烘烤使混合溶劑完全揮發(fā)后，形成高質(zhì)量的膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜。該膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜表面非常平坦，內(nèi)部十分均勻，幾乎沒(méi)有缺陷，并且膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜內(nèi)部存在殘余應(yīng)力。通過(guò)在膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜表面滴水，利用水滴的表面張力釋放膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜內(nèi)部的殘余應(yīng)力，膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜在膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜-水-空氣三相接觸線位置破裂成大量(10⁵)的小塊。這些小塊脫離成膜基底后在水滴中形成大量形狀不同的微米尺寸的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤。將水滴中的微盤分散到盛有水的燒杯中，并用簡(jiǎn)單的方法轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移基底上，就可以方便使用和操作這些膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤。基于前述高質(zhì)量的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤，在室溫下實(shí)現(xiàn)了單模和多模片上激光器。這些激光器的閾值低，線寬窄，并且很容易與波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)片上集成。此外，膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的激光輻射為線性偏振光，電場(chǎng)偏振方向垂直對(duì)應(yīng)微盤的邊沿。經(jīng)分析，微盤內(nèi)部是橫磁(tm)波導(dǎo)模式主導(dǎo)共振，盡管橫電(te)波導(dǎo)模式具有最大的有效折射率和場(chǎng)束縛因子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析非常吻合。本發(fā)明的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤在惡劣環(huán)境下也十分穩(wěn)定，比如常溫常壓下的烘烤，水浸，開(kāi)裂，以及基底轉(zhuǎn)移。本發(fā)明制作膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的方法簡(jiǎn)單廉價(jià)，在固態(tài)小尺寸激光器領(lǐng)域具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法的一個(gè)實(shí)施例得到的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法的一個(gè)實(shí)施例得到的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的表面形貌和光學(xué)性質(zhì)圖，其中，(a)為玻璃基底上的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的暗場(chǎng)光學(xué)像；(b)為玻璃基底上的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的原子力顯微鏡(afm)圖；(c)為ito基底上的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤邊沿的掃描電子顯微鏡(sem)圖；(d)為膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的吸收和光致發(fā)光(pl)譜，紫線為皮秒泵浦激光器的光譜(λp＝430nm)；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法的一個(gè)實(shí)施例得到的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤多模激光圖，其中，(a)為不同泵浦能量密度下的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤輻射譜，插圖為泵浦能量密度p＝170μj/cm²下的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的完整輻射譜；(b)為波長(zhǎng)λ＝626.6nm的共振峰在不同泵浦能量密度下的積分強(qiáng)度和線寬圖，其中黑色虛線為線性擬合曲線；(c)和(d)分別為泵浦閾值前后的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的ccd圖像；(e)為仿真的玻璃-膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜-空氣平板波導(dǎo)的te和tm波導(dǎo)模式的場(chǎng)(|e|²)分布圖；(f)為仿真的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的共振模式(λ＝626.2nm)的場(chǎng)(|e|²)分布圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法的一個(gè)實(shí)施例得到的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光器與波導(dǎo)片上集成圖，其中，(a)為膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光器與耦合波導(dǎo)的明場(chǎng)光學(xué)像，其中點(diǎn)劃線圓圈和虛線圓圈分別代表照射膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤和耦合波導(dǎo)的泵浦光斑位置和大小；(b)為膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤與波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)在泵浦閾值以上時(shí)的ccd圖像，插圖是耦合波導(dǎo)上p2點(diǎn)的放大圖，它的光強(qiáng)被放大了三倍；(c)為膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光器上p1點(diǎn)的輻射譜與耦合波導(dǎo)上p2點(diǎn)的散射譜；(d)和(e)分別為泵浦閾值前后的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的ccd圖像；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法的一個(gè)實(shí)施例得到的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤單模激光圖，其中，(a)為泵浦閾值以上時(shí)的微盤ccd圖像；(b)為位置i處的電場(chǎng)矢量垂直(深色線)和平行(淺色線)于x軸的單模激光輻射譜；(c)和(d)分別是位置i處和位置ii處的激光在不同偏振片角度下的強(qiáng)度，其中的虛線分別代表對(duì)應(yīng)邊沿的法線方向；(e)為tm和te偏振平面波在無(wú)限大小邊沿處的反射率，其中陰影區(qū)域代表入射角小于全內(nèi)反射角(θc)的范圍；(f)為微盤邊沿的激光輻射的偏振示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示，本實(shí)施例的水滴法膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的制備方法，包括以下步驟：

1)cdse/zns核/殼量子點(diǎn)溶解在己烷中，該量子點(diǎn)的cdse核直徑以及zns殼厚度分別為6.7±0.2nm和1.5±0.3nm，表面配體為油酸，溶液中的量子效率接近于62％。在己烷量子點(diǎn)溶液中添加辛烷，形成混合溶劑膠質(zhì)量子點(diǎn)溶液，己烷與辛烷的體積比為5:1；

2)提供表面潔凈的玻璃基底：甲苯、丙酮和酒精中分別超聲清洗7分鐘；

3)控制環(huán)境溫度在25℃，將混合溶劑膠質(zhì)量子點(diǎn)溶液滴涂在玻璃基底上；由于己烷與辛烷具有不同的鏈長(zhǎng)，膠質(zhì)量子點(diǎn)溶液均勻分散在整個(gè)玻璃基底的表面，如圖1(a)和(c)所示；

4)在大氣環(huán)境中，當(dāng)混合溶劑揮發(fā)完畢，膠質(zhì)量子點(diǎn)堆積成致密的膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜；

5)將形成了膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜的玻璃基底，在80℃下烘烤10分鐘，使殘留在膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜內(nèi)的混合溶劑完全揮發(fā)。此時(shí)膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜內(nèi)部存在殘余應(yīng)力；

6)在膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜表面滴水，水滴部分覆蓋膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜的表面，水滴的表面張力將膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜內(nèi)部的殘余應(yīng)力釋放；

7)膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜沿著膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜-水-空氣三相接觸線的位置破裂成大量的小塊，這些小塊脫離玻璃基底后漂浮在水滴表面，形成大量形狀不同的微米尺寸的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤，如圖1(b)和(d)所示；

8)將漂浮膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的水滴分散到盛有水的燒杯中；

9)用浸涂的方式把燒杯中的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤轉(zhuǎn)移到表面潔凈的玻璃基底上；

10)將轉(zhuǎn)移基底上的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤在室溫環(huán)境下干燥12個(gè)小時(shí)，挑選合適的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤，在泵浦光的作用下可實(shí)現(xiàn)片上膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光。

如圖2所示，通過(guò)上述方法，制作出大量形狀不同的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤。因?yàn)槟z質(zhì)量子點(diǎn)薄膜面積為s＝20×20mm²,而膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的平均面積為s0＝50×50μm²，因此采用這種方法制作的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的數(shù)目n接近n＝s/s0＝1.6×10⁵≈1×10⁵。圖2展示了玻璃基底上膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的一些典型外形。

如圖3所示，膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤具有很高的光學(xué)質(zhì)量。從圖3(a)暗場(chǎng)光學(xué)像可以看到，膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤內(nèi)部的pl輻射非常的弱而均勻，而微盤邊沿的光非常的強(qiáng)而平滑，這說(shuō)明膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的表面均勻，邊沿平滑，且內(nèi)部幾乎沒(méi)有缺陷。從圖3(b)的afm圖可以看到，膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的表面非常平坦(粗糙度僅10nm)，邊沿非常平滑、陡直。相同的結(jié)果還可以從微盤邊沿的sem圖中觀察到，如圖3(c)所示。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)上測(cè)量了膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的吸收與pl輻射譜，如圖3(d)所示。可以看到，膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤在短波(λ<500nm)具有很強(qiáng)的吸收，而pl輻射峰在650nm附近。可以驗(yàn)證，前述膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的性質(zhì)與高質(zhì)量的膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜一致。因此，高質(zhì)量的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的性質(zhì)十分穩(wěn)定，即使經(jīng)歷了惡劣的制備條件，比如常溫常壓下的烘烤，水浸，開(kāi)裂，以及基底轉(zhuǎn)移。

如圖4所示，膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤可以作為室溫下的片上低閾值激光器。一個(gè)近似方形的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤(邊長(zhǎng)≈60μm)在不同泵浦能量密度下的輻射譜如圖4(a)所示。可以看到，當(dāng)泵浦能量密度超過(guò)特定值以后，輻射譜上共振峰的強(qiáng)度迅速增加，這預(yù)示著激光的產(chǎn)生。從圖4(b)可以獲得膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光器的泵浦閾值僅為pth＝200μj/cm²，激光線寬僅為δλ＝0.5nm，這些激光性能比以往許多工作都要優(yōu)異。膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤在泵浦閾值前后的ccd圖像分別如圖3(c)和(d)所示。可以看到，達(dá)到泵浦閾值以后[圖3(d)]，微盤的邊沿很亮而中心依然很暗，這說(shuō)明膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光器是片上的激光光源。仿真玻璃-膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜-空氣平板波導(dǎo)[圖4(e)]發(fā)現(xiàn)，tm波導(dǎo)模式的有效折射率(neff^tm＝1.694)和場(chǎng)束縛因子(γ^tm＝96％)都比te波導(dǎo)模式(neff^te＝1.699,γ^tm＝96％)小。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤內(nèi)是tm波導(dǎo)模式主導(dǎo)共振，這個(gè)反常現(xiàn)象會(huì)在后續(xù)進(jìn)行詳細(xì)解釋。仿真膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤在共振波長(zhǎng)λ＝626.2nm下的場(chǎng)(|e|²)分布如圖3(f)所示。可以看到，共振模式僅從微盤的邊沿向外耦合，這說(shuō)明膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤具有很好的模式束縛能力。因此，采用本發(fā)明的方法制作的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤，可以實(shí)現(xiàn)室溫下的片上低閾值激光器。

如圖5所示，膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光器可以很容易與波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)片上集成。膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光器和耦合波導(dǎo)的明場(chǎng)光學(xué)像如圖5(a)所示。可以看到，它們通過(guò)一個(gè)凸起很好的連接在一起。通過(guò)明顯的閾值特性和線寬變窄現(xiàn)象，可以驗(yàn)證膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤可以輸出激光(pth＝330μj/cm²)，微盤在泵浦閾值前后的ccd圖像分別如圖4(d)和(e)所示。僅泵浦膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤(p≈560μj/cm²)時(shí)，微盤激光器-波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)的ccd圖像如圖5(b)所示。可以看到，不僅膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的邊沿非常明亮，耦合波導(dǎo)上一個(gè)缺陷點(diǎn)也出現(xiàn)了明顯的散射光[圖5(b)插圖]，這說(shuō)明微盤激光器與波導(dǎo)發(fā)生了耦合。此外，測(cè)量結(jié)果表明微盤激光器邊沿上p1點(diǎn)的輻射譜與耦合波導(dǎo)上p2點(diǎn)的散射譜非常相似[圖5(c)]，這進(jìn)一步說(shuō)明微盤激光可以耦合到附近的波導(dǎo)。而且，當(dāng)相同的泵浦光僅泵浦耦合波導(dǎo)時(shí)，在p1和p2點(diǎn)都不能測(cè)到激光輻射，這進(jìn)一步證明了p2點(diǎn)的散射光來(lái)自微盤激光器。因此，在實(shí)驗(yàn)上展示了膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤激光器可以很容易與波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)片上集成。

如圖6所示，膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤可以實(shí)現(xiàn)單模激光，并且微盤內(nèi)部是tm波導(dǎo)模式主導(dǎo)共振。通過(guò)選擇形狀十分不規(guī)則的膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤[圖6(a)]，減少微盤支持的共振模式數(shù)目，可以獲得單模激光，如圖6(b)深色線所示。測(cè)量位置i處電場(chǎng)矢量垂直(深色線)和平行(淺色線)于x軸的單模激光光譜，結(jié)果分別如圖6(b)深色線和淺色線所示。可以看到，電場(chǎng)矢量平行于x軸的單模激光強(qiáng)度明顯下降，這說(shuō)明膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤的激光輻射是線性偏振光。進(jìn)一步，測(cè)量位置i處的單模激光在不同偏振片角度(θp)下的強(qiáng)度如圖6(c)所示。可以看到，位置i處的激光輻射的電場(chǎng)偏振垂直于對(duì)應(yīng)的微盤邊沿。相同的方法測(cè)量位置ii處的單模激光在不同偏振片角度下的強(qiáng)度如圖6(d)所示，結(jié)果同樣表明微盤激光的電場(chǎng)偏振垂直于對(duì)應(yīng)的微盤邊沿。因此，膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤內(nèi)是tm波導(dǎo)模式主導(dǎo)共振。這個(gè)反常現(xiàn)象的原因是te模式在微盤邊沿處的反射率(rte)比tm模式反射率(rtm)低[圖6(e)]，盡管te波導(dǎo)模式(玻璃-膠質(zhì)量子點(diǎn)薄膜-空氣平板波導(dǎo))的有效折射率和場(chǎng)束縛因子都比tm波導(dǎo)模式大。這就導(dǎo)致了tm模式在膠質(zhì)量子點(diǎn)微盤邊沿處的輻射損耗更低，因此更容易獲得低閾值激光。對(duì)于微盤內(nèi)的每一個(gè)共振模式來(lái)說(shuō)，它都可以取順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)可行的路徑，如圖6(f)所示。由于tm波導(dǎo)模式的磁場(chǎng)矢量平行于x-z平面，順時(shí)針路徑的磁場(chǎng)矢量(h2)和逆時(shí)針路徑的磁場(chǎng)矢量(h1)的合成磁場(chǎng)矢量(h)平行于微盤的邊沿，如圖6(f)插圖所示。因此，遠(yuǎn)場(chǎng)處的激光輻射的電場(chǎng)偏振垂直于對(duì)應(yīng)的微盤邊沿，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。

最后需要注意的是，公布實(shí)施例的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。