中科院苏州纳米所红外光源获得突破性进展

本文摘要：超强电磁辐射发光管（SLD）是一种利用缩放自发辐射的非相干性光源，它兼备了激光器的大功率和LED的长光谱特性，同时具备很弱时间相干性和低光纤耦合效率，是一些非相干性光学系统（如光学相干性层析成像系统（OCT））的理想光源。OCT技术是上世纪90年代发展一起的一种具备高分辨率、非接触式、无辐射损伤等诸多优点的一种生物医学光学技术，已在眼科、牙科和皮肤科的临床临床中有最重要应用于，是时隔X-CT和MRI医学光学技术之后的又众多技术突破。

超强电磁辐射发光管（SLD）是一种利用缩放自发辐射的非相干性光源，它兼备了激光器的大功率和LED的长光谱特性，同时具备很弱时间相干性和低光纤耦合效率，是一些非相干性光学系统（如光学相干性层析成像系统（OCT））的理想光源。OCT技术是上世纪90年代发展一起的一种具备高分辨率、非接触式、无辐射损伤等诸多优点的一种生物医学光学技术，已在眼科、牙科和皮肤科的临床临床中有最重要应用于，是时隔X-CT和MRI医学光学技术之后的又众多技术突破。OCT系统的发展与所使用光源息息相关，其应用于、升级换代反感地依赖核心光源的发展水平。

目前OCT技术虽然已被大众接纳，一些国内外医院正式成立了专门的OCT光学科室，但OCT技术的极大优势还相比之下没反映出来，因为其发展中遇上了两个主要瓶颈：（1）光学分辨率较低；（2）光学深度尚待提升。因而对OCT系统所使用的宽谱光源的表达意见就是：（1）高功率与长光谱并存的近红外长序光源的制取；（2）长序光源的工作波长向中红外波段扩展。针对这一科学问题，中科院苏州纳米所张子旸课题组与中科院半导体所刘峰奇、王占国实验室合作利用调制掺入的多层量子点结构，超越了传统半导体长光谱光源中输入光谱宽度与输出功率互相制约的关系，顺利地研制出了近红外波段低输出功率20mW、同时长光谱130nm的量子点SLD（如图1右图）；随后又利用子带间光子的量子级联材料为增益介质，使用长序光源与光放大器单片构建的器件结构，构建了国际上第一支室温倒数工作的中红外量子级联SLD（如图2右图），这一进展空缺了中红外波段室温倒数工作半导体长光谱光源的空白。

这些研究成果为提升目前近红外OCT系统的性能，构建多年前理论应验的中红外OCT系统奠下了材料及器件基础。图1调制掺入自的组织量子点J型波导SLD结构示意图、光谱和P-I曲线图2室温倒数工作的中红外量子级联SLD结构及闪烁示意图以上结果公开发表在Light：ScienceApplications7，17170(2018)。该工作获得了国家自然科学基金，国家重点研发计划和青年千人计划资助。

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