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圆偏振激光因其兼具结合了圆偏振发射和激光特性,在信息加密、3D激光显示等领域有着重要应用潜力。然而,常见的有机激光材料通常表现出弱的圆偏振发射行为,而具有高圆偏振度的手性发光材料设计很难兼顾激光特性。传统的,有机圆偏振发光材料的设计策略通常是引入手性分子单元或者构建手性微纳结构,这常常带来分子设计与合成的复杂性。因此,迫切需要提出新的圆偏振产生机制来突破目前有机圆偏振激光的瓶颈。 近日,首都师范大学的廖清教授、付红兵教授和德国帕德博恩大学的Xuekai Ma博士合作,将非手性有机微米带(6M-DSB)引入光学平板微腔中构建了非手性有机微腔,利用该微腔的光学Rashba-Dresselhaus自旋轨道耦合作用诱导光学模式圆偏振劈裂,实现高圆偏振度的激光发射。
该非手性有机微腔在微纳激光应用中表现出独特优势。有机微米带的单晶特性赋予材料低的缺陷密度和优异的激光增益特性。更为重要的是,单晶中长程有序的分子排列方式带来了晶体的各向异性,为光子的自旋轨道耦合提供物质基础。 由于有机微晶体的各向异性,光学微腔中TE和TM线偏振光学模式会发生相对位移。当两支具有相反奇偶性的正交线偏振的光学模式彼此靠近时,它们会发生共振,从而产生圆偏振劈裂。这就是典型的光子Rashba-Dresselhaus自旋轨道耦合。因此,通过调节微腔的腔长,我们可以将圆偏振劈裂机制与有机激光发射结合起来,获得有机圆偏振激光。 最终,该非手性有机微腔表现出优异的激光增益特性和高圆偏振不对称因子(g)。这里实现的有机圆偏振激光,无需任何手性分子或手性结构、外在磁场诱导。本工作为设计新型有机圆偏振激光提供了一种新策略,也为未来3D激光显示和信息存储的应用提供了有益借鉴。 论文信息 Circularly Polarized Lasing from a Microcavity Filled with Achiral Single-Crystalline Microribbons Qian Liang, Dr. Xuekai Ma, Teng Long, Prof. Jiannian Yao, Prof. Qing Liao, Prof. Hongbing Fu 文章的第一作者是首都师范大学的硕士研究生梁倩。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202213229
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