半導體激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器，它利用半導體晶體的解理面形成的反射鏡面作為諧振腔，使光振蕩、反饋、產生光的輻射放大，輸出激光，具有波長范圍寬、制作簡單、成本低、體積小、重量輕、壽命長等優(yōu)點，因此，品種發(fā)展快，應用范圍廣，已超過300種。
與傳統(tǒng)激光器相比，設計和構建模式可調諧激光器作為其中最為重要的研究任務之一，也是拓展激光器應用范圍的有效途徑。目前，研發(fā)人員通過半導體能帶工程、材料本身的自吸收效應、等離激元參與下的Burstein－Moss（BM）效應等技術手段，對激光模式結構進行調控。然而，這些調制的方法并不具備可逆性，而實現(xiàn)動態(tài)、可持續(xù)激光模式結構的調控仍缺乏有效的研究方案。
日前，中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林、潘曹峰及盧俊峰有機地結合了ZnO光學微腔自身壓電特性及其激光模式，通過外部機械應變產生的ZnO諧振腔晶體內部的離子極化，改變折射率，實現(xiàn)相干激光的動態(tài)調控。
ZnO能帶隙和激子束縛能較大，透明度高，有優(yōu)異的常溫發(fā)光性能。在室溫下，激子可以在ZnO中穩(wěn)定地存在，是實現(xiàn)室溫或者更高溫度下的紫外自發(fā)與受激輻射的理想材料，在獲得低域值、高品質因子的紫外激光上體現(xiàn)出十分突出的本征物理優(yōu)勢。此外，非中心對稱的纖鋅礦結構ZnO微納米材料還具備特殊的壓電性能，當材料受到外加應力時，晶體內部的離子極化引起介質介電常數(shù)的變化，從而對材料折射率進行有效調控。
據了解，研究人員系統(tǒng)分析了應變對ZnO折射率的影響，建立了應變與模式移動的對應關系，獲得了超精確度的應力傳感，相比較壓阻效應引起的能帶移動所導致的自發(fā)輻射譜的移動，其光譜分辨能力提升了一個數(shù)量級。
該研究成果為動態(tài)調控相干光源提供了一種行之有效的方法，也為發(fā)展一種基于顏色分辨的應力傳感元器件提供了一個新的思路。