近日，在國家自然科學基金、深圳市基礎研究等項目支持下，哈工大(深圳)微納光電團隊成員金立敏助理教授與香港城市大學王鋒教授、朱世德教授合作發表了在新型深紫外激光器件領域取得的重要研究成果，為構建適用于器件應用的小型化短波激光器提供了可行的解決方案。
據悉，該研究成果以“Ultralarge anti-Stokes lasing through tandem upconversion”論文形式發表在了《Nature Communications》上。
文章指出，相干紫外光在環境和生命科學中有著重要應用，然而直接紫外激光面臨著直接制造和運行成本的限制。研究團隊提出了一種通過串聯上轉換過程間接產生的深紫外激光策略，即構建一種多殼層納米粒子，在 1550 納米遠程通信波長激發下，實現 290 納米處的深紫外激光輸出。
文章指出，在成熟的電信行業中，各種光學元件很容易獲得，該研究成果為構建適用于器件應用的小型化短波激光器提供了可行的解決方案。
關于上述研究，文章提到 1260 納米(≈3.5eV)超大反斯托克斯位移原因一系列不同上轉換過程的串聯組合。在該實驗中，通過多殼層納米結構將 Tm3 + 和 Er3 + 上轉換過程限制在不同的殼層中，以減少不同上轉換過程之間不可控的能量交換作用引起的激發能耗散。
此文說明了 Ce3 + 摻雜是實現多米諾上轉換的必要條件，這是由于 Ce3 + 通過交叉弛豫抑制了 Er3 + 的高階上轉換，實現了 4I11/2 能級占優的粒子數翻轉，從而能夠促進 Er3+→Yb3 + 的能量轉移和隨后的 Yb3+→Tm3 + 上轉換過程。
團隊將該材料與高 Q 值(2×105)的片上微環激光器件相集成以進行光學表征，首次觀察到了 Er3 + 敏化的強深紫外上轉換激光輻射，該多米諾上轉換過程促進下的 Tm3 + 離子五光子上轉換輻射對激光腔的 Q 值因子很敏感，并以尺寸近似的聚苯乙烯小球模擬癌細胞分泌物進行了傳感測量，可以通過監測 290 納米激光閾值變化實現納米顆粒傳感，傳感尺寸小至 300 納米。
