哈工大（深圳）材料科学与工程学院宣 （范宇斌/图、文）近年来，有机无机杂化钙钛矿以其优异光电特性的优势成为学术界及产业界研究热点。近日，我院肖淑敏教授团队和理学院宋清海教授团队合作，以此材料为基础取得了两项重大突破，分别为超构表面的加密显示和纳米线激光模式转换机制，相关研究成果以研究论文形式发表于“Nature”旗下综合类子刊“Nature Communications”上（影响因子：12.353）。论文题目分别为《通过非线性超表面谐振增强钙钛矿三光子荧光实现光学加密》（“Resonance-enhanced Three-photon Luminesce via Lead Halide Perovskite Metasurfaces for Optical Encoding”）和《全光调控钙钛矿激光》（“All-optical control of lead halide perovskite microlasers”）。
团队成员观察到钙钛矿(MAPbBr3)具有优异的非线性特性，在此基础上设计了具有特定谐振波长的光栅式超构表面，从而增强了钙钛矿三光子上转换发光(three-photon luminescence, TPL)过程。深入研究发现，这种共振增强的三光子发光同样适用于4周期超构表面，只有当入射波长是共振波长时，编码信息“NANO”才可见（图 1）。这一研究成果拓展了钙钛矿超构表面在高分辨率非线性彩色纳米印刷和光学编码领域的应用。
图 1 非线性彩色纳米印刷和光学编码超构表面
团队在激光模式转换机制研究上取得另一项进展。通过研究模态之间非线性相互作用，团队利用交叉增益饱和效应实现超快模式开关，实现了钙钛矿激光不同模式转换的全光动态调控。当外部光激励增强时，钙钛矿激光器的激光模式会发生明显可逆的模式转换且不需要非常复杂的光学结构设计。这一动态转换可以提供低于70 ps的超快开关性能（图 2），使得钙钛矿激光器应用扩展到之前无法涉足的光存储、超快光转换器等领域。
图 2 激光模式转换和光开关性能
材料学院2017级博士范宇斌、2017级硕士王宇涵为第一篇文章的共同第一作者；电信学院2015级博士张楠、材料学院2017级博士范宇斌和电信学院2014级博士王开阳为第二篇文章的共同第一作者。
