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在美国能源部的资助下，洛斯阿拉莫斯国家实验室研究团队通过在量子点上掺杂额外电子，实现了在量子点上产生具有低自发辐射和低能量损失的激光。 图为研究人员工作照 通过在量子点上掺杂额外的电荷，洛斯阿拉莫斯国家实验室纳米技术小组的研究人员在阻止能量吸收的前提下创建了一个没有外部激励的透明状态，使光学增益的阈值降低到了几乎为零的水平。 当光学掺杂施加到量子点能够阻碍俄歇衰变的特殊节点时，由于预先掺杂的载流子一致了基态吸收，量子点的光学增益阈值表现出显著降低趋势。 通过给每个量子点注入大约一个电子，研究人员发现了自发辐射放大的阈值获得了两倍以上的降低，使其达到了亚单激子水平。据研究人员介绍，实验结果表明，通过在每个量子点上掺杂两个电子可以完全阻断带边状态，从而实现“零门限”增益。 研究小组组长Victor Klimov表示：“在制造过程中，当我们恰当的调整粒子内部的成分分布，然后在每个量子点上注入两个或更多的电子时，他们将能够发射激光。更为重要的是，它们仅需要非常小的外界激励就可以产生激光。” 这项研究还介绍了一种新型量子点，内部设计使得其维持激光活化状态的时间比标准粒子长得多。 通常情况下，由于量子点能量不会像光子流那样迅速释放，而是以热量的形式被消耗掉，因此额外电子的存在会抑制激光的产生。洛斯阿拉莫斯实验室的最新设计消除了这些寄生损失，将电子的能量重新引导到了发射通道。 研究小组组长Victor Klimov补充道：“该研究为实现新型低阈值激光器件提供了新的思路和方法，这种新型器件支持使用各种衬底和光腔设计，其应用范围也很广泛，从光线到大型激光阵列，到实验室用芯片感应技术等等。”
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