双波长同时作用稀土掺杂的材料为白光通信点燃新曙光

随着网络时代的迅猛发展,传统的Wi-Fi和蓝牙无线通信技术因其覆盖光谱拥挤以及带宽受限等问题,已经无法满足人们对一些新兴的无线通信需求。因此,新的可见光无线通信(比如Li-Fi)在人们的日常生活中应运而生。白光,作为承载信息的无线通信窗口,具有低损耗、高速、高效和信息安全性高等显著优势。但是,问题也接踵而至,传统的白光源不能提供高效的能量转换效率以及输出功率,一直阻碍其发展。

近年来,白光激光的研制成功,极大地增强了人们利用白光激光进行更高速度,更高效率,更高安全性以及更低损耗的可见光无线通信的信心。但是想要产生白光激光,人们依旧面临着生长增益材料以及产生白光激光的光学谐振腔等巨大挑战,因此,科学家在探索选择什么样的基质材料,掺杂什么样的发光激活离子以及采取什么样的泵浦方式。众所周知,稀土离子掺杂的微晶玻璃发光效率高、能级丰富、材料制备工艺简单,且易拉制成微晶玻璃光纤,在双波长激光同时作用时很容易产生激发态吸收并且可以产生很多和单波长作用材料截然不同的新的发光现象,有望实现可用于可见光无线通信的白光光纤激光。

近期,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室邱建荣教授研究团队陈智博士等人与上海交通大学先进光通信系统与网络国家重点实验室姜淳教授研究组通过理论与实验相结合,首次提出了一种新型的利用双波长激光在稀土离子单一掺杂的材料中实现高效的白光调制。该科研合作团队以Pr3+单掺(图a)的含有LaF3纳米晶体的微晶玻璃为材料媒介、采用两束不同频率(850 + 980 nm)的激光(图b)作用该材料,实现了单一波长作用材料不可能观察的高效的红、绿、蓝三基色同时发射并可调制成白光输出(图c-e)。这种新的利用双波长激光在稀土掺杂材料中实现白光调控的方法,将为未来白光微晶玻璃光纤激光地实现,并应用于可见光通信开辟新的研究思路。

相关成果发表在Advanced Optical Materials(DOI: 10.1002/adom.201700787)上,并于当期Back Cover做简要介绍。