研究人员利用硫化铅的大型胶体量子点开发出一种新的激光技术，可在扩展的短波红外范围内发射相干光。这一创新技术有望提供与硅 CMOS 平台兼容的更便宜、可扩展的激光解决方案，在不改变化学成分的情况下覆盖更宽的波长范围，并且无需昂贵的飞秒激光放大器。

使用硫化铅胶体量子点的激光器。 资料来源：ICFO

目前用于扩展西南红外光谱范围的激光技术依赖于成本高昂的复杂材料，因此难以推广，价格也较低。 为了克服这些限制，由ICREA Gerasimos Konstantatos教授领导的ICFO研究人员团队利用胶体量子点（CQDs）开发出了一种新型解决方案。 他们的研究成果于12月6日发表在《先进材料》（Advanced Materials）上，证明大型硫化铅（PbS）CQDs可以在扩展的短波红外（SWIR）范围内发射相干光--这是制造激光器的关键要求。

这一突破解决了成本和可扩展性方面的难题，同时还能与硅 CMOS 平台（用于制造集成电路芯片的标准技术）保持兼容。 这种兼容性为无缝片上集成打开了大门，为更实用、更易获得的激光应用铺平了道路。

他们的 PbS 胶体量子点是第一种覆盖如此宽波长范围的半导体激光材料。 值得注意的是，研究人员在不改变量子点化学成分的情况下实现了这一目标。 这些成果为实现更实用、更紧凑的胶体量子点激光器铺平了道路。

此外，研究小组还首次在 PbS 量子点中演示了纳秒激发的激光，从而取代了笨重而昂贵的飞秒激光放大器。 这是通过采用更大的量子点来实现的，因此量子点的吸收截面增加了十倍，从而大幅降低了光增益阈值--即激光光发射成为有效过程的点。

在扩展的 SWIR 范围内生产低成本、可扩展的红外激光器的能力解决了各种技术的关键瓶颈。 这项创新在各种应用领域都具有变革潜力，包括危险气体检测、眼睛安全激光雷达系统、先进光子集成电路以及在西南红外生物窗口内成像。

依赖激光雷达系统、气体传感和生物医学的行业将极大地受益于这一具有成本效益和可集成的解决方案。 此外，这一突破还有助于向硅兼容光子集成电路过渡，实现更大的微型化和广泛应用。

ICREA 教授 Gerasimos Konstantatos 说："我们的工作代表了红外激光技术的范式转变。我们首次在室温条件下利用溶液加工材料实现了扩展的西南红外范围的激光，为实际应用和开发更易获得的技术铺平了道路。"

编译自/ScitechDaily