圓偏振激光因其兼具結(jié)合了圓偏振發(fā)射和激光特性，在信息加密、3D激光顯示等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用潛力。然而，常見的有機激光材料通常表現(xiàn)出弱的圓偏振發(fā)射行為，而具有高圓偏振度的手性發(fā)光材料設(shè)計很難兼顧激光特性。傳統(tǒng)的，有機圓偏振發(fā)光材料的設(shè)計策略通常是引入手性分子單元或者構(gòu)建手性微納結(jié)構(gòu)，這常常帶來分子設(shè)計與合成的復(fù)雜性。因此，迫切需要提出新的圓偏振產(chǎn)生機制來突破目前有機圓偏振激光的瓶頸。
近日，首都師范大學的廖清教授、付紅兵教授和德國帕德博恩大學的Xuekai Ma博士合作，將非手性有機微米帶（6M-DSB）引入光學平板微腔中構(gòu)建了非手性有機微腔，利用該微腔的光學Rashba-Dresselhaus自旋軌道耦合作用誘導(dǎo)光學模式圓偏振劈裂，實現(xiàn)高圓偏振度的激光發(fā)射。
該非手性有機微腔在微納激光應(yīng)用中表現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。有機微米帶的單晶特性賦予材料低的缺陷密度和優(yōu)異的激光增益特性。更為重要的是，單晶中長程有序的分子排列方式帶來了晶體的各向異性，為光子的自旋軌道耦合提供物質(zhì)基礎(chǔ)。 由于有機微晶體的各向異性，光學微腔中TE和TM線偏振光學模式會發(fā)生相對位移。當兩支具有相反奇偶性的正交線偏振的光學模式彼此靠近時，它們會發(fā)生共振，從而產(chǎn)生圓偏振劈裂。這就是典型的光子Rashba-Dresselhaus自旋軌道耦合。因此，通過調(diào)節(jié)微腔的腔長，我們可以將圓偏振劈裂機制與有機激光發(fā)射結(jié)合起來，獲得有機圓偏振激光。 最終，該非手性有機微腔表現(xiàn)出優(yōu)異的激光增益特性和高圓偏振不對稱因子（g）。這里實現(xiàn)的有機圓偏振激光，無需任何手性分子或手性結(jié)構(gòu)、外在磁場誘導(dǎo)。本工作為設(shè)計新型有機圓偏振激光提供了一種新策略，也為未來3D激光顯示和信息存儲的應(yīng)用提供了有益借鑒。 論文信息 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師范大學的碩士研究生梁倩。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202213229
