垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有单纵模、低阈值、圆形光束、发散角小及易于实现阵列结构等优点，在高速光通信、大容量数据存储、人脸识别及激光雷达等领域具有重要的应用价值。随着以GaN为代表的第三代宽禁带半导体生长技术的突破，越来越多的企业和科研机构开始研制高性能可见光波段VCSEL以探索更多的应用场景，包括高清激光投影及VR显示等。目前蓝光GaN基VCSEL已经实现商业化，但绿光及红光GaN基VCSEL由于高铟组分导致的材料质量严重下降仍处于研发阶段。近年来新兴的无机钙钛矿半导体材料由于具有非常高的材料增益，非常适合用于制备低阈值半导体激光器，且通过组分控制可实现覆盖整个可见光范围的激光输出。目前国内外一些研究机构已成功制备出钙钛矿纳米晶VCSEL，但对相关物理机制的研究还比较欠缺。为了进一步理解纳米晶VCSEL的激光特性和光增益机制，拓展其在光电领域的应用潜力，需要对纳米晶VCSEL的脉冲激光特性和增益开关特性进行更加系统深入的研究。

陈少强教授团队开发了低温制备无机钙钛矿量子点技术，研制出高性能CsPbBr₃纳米晶VCSEL，实现了飞秒脉冲激发下的稳定单模绿光激射，并利用高分辨率时间分辨测量技术研究了CsPbBr₃纳米晶VCSEL的超快载流子动力学，阐明了纳米晶VCSEL在不同泵浦功率下的增益开关脉冲激光特性和啁啾效应，获得了脉宽约为20 ps的超短激光脉冲，该结果表明钙钛矿纳米晶VCSEL作为窄脉冲半导体激光器的巨大潜力，相关研究成果发表在 Nanophotonics 12, 2133 (2023)。

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https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2023-0081/html

图1 CsPbBr₃纳米晶VCSEL增益开关特性和啁啾效应