近日，实验室吴凯丰研究员团队在胶体量子点激光研究中取得新进展，团队采用胶体量子点溶液作为增益介质，通过法布里-珀罗谐振腔耦合及双脉冲泵浦设计，开发出连续稳定工作10天以上、能量转化效率大于17%的量子点液体激光器。

激光器的热管理能力是决定其最大输出功率的关键因素。与固体激光器相比，液体激光器可以通过循环散热，具有优异的功率放大优势。量子点是一种在溶液相合成的纳米晶体，其发光波长可通过元素组成和尺寸进行连续可调，具备成为理想液体激光增益介质的基本条件。然而，过去二十余年的量子点激光的研究主要集中在固体薄膜状态，希望通过提高量子点的堆积密度来克服多激子非辐射俄歇复合导致的增益寿命淬灭问题。此外，现有研究多局限于低激发功率下的光谱的压窄和强度的突变表征，鲜有关于输出功率和能量转化效率的报道，其实际应用前景并不清晰。

在本研究中，团队通过对CdSe/ZnSe/ZnS核壳结构量子点进行壳层组分连续渐变设计，有效抑制了多激子俄歇效应，延长了量子点的光增益寿命。结合双脉冲泵浦的策略，团队进一步规避了由俄歇衰退导致的增益淬灭问题，最终实现了17.2%的能量转化效率。此外，团队开发的合成方法可实现单次制备超过10升的该类量子点溶液，且这些量子点在水相中同样展现出优异的激光性能。这些结果表明，量子点液体激光有望在未来替代稳定性较差的传统有机染料激光器。

上述工作以 “Stable,Efficient,and Scalable Multicolor Lasing from Colloidal Quantum Dots in Liquids”为题，于近日发表在《美国化学会·纳米》（ACS Nano）上，上述工作得到了国家自然科学基金、辽宁滨海实验室开放创新基金等项目的资助。（文/图 李学杨）