在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：51502175，61575129，11304206）資助下，深圳大學(xué)光電工程學(xué)院阮雙琛教授團(tuán)隊(duì)在拉曼納米激光研究方面取得重要進(jìn)展，研究成果近期以“A Thresholdless Tunable Raman Nanolaser using a ZnO–Graphene Superlattice（基于氧化鋅-石墨烯超晶格的無(wú)閾值拉曼納米激光）”為題發(fā)表在Advanced Materials上。論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201604351/full。

　　隨著納米光技術(shù)如芯片級(jí)光通訊、生物醫(yī)學(xué)成像的發(fā)展，人們對(duì)激光的研究進(jìn)入到亞波長(zhǎng)范圍。亞波長(zhǎng)激光如納米激光的發(fā)展主要基于表面等離子體增強(qiáng)發(fā)射光技術(shù)。一般的納米激光波長(zhǎng)固定，限制了其應(yīng)用，而拉曼光散射能將泵浦光轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌牟ㄩL(zhǎng)。發(fā)展新型拉曼納米激光可以得到波長(zhǎng)可調(diào)的納米激光，有可能在應(yīng)用上取得創(chuàng)新性的突破。

　　阮雙琛教授團(tuán)隊(duì)采用空間限域生長(zhǎng)法合成了一種新型石墨烯基超晶格材料，這種石墨烯基超晶格可以在從可見(jiàn)光到近紅外光波段較寬的波長(zhǎng)范圍激發(fā)出表面等離子體，光激發(fā)該超晶格材料可以得到波長(zhǎng)可調(diào)的拉曼納米激光。該拉曼納米激光具有無(wú)閾值、可室溫操作、激光波長(zhǎng)可調(diào)、激光波長(zhǎng)覆蓋范圍廣（波段從可見(jiàn)光到近紅外光）等特點(diǎn)，有望在納米光技術(shù)如生物醫(yī)學(xué)成像等方面取得應(yīng)用上的新突破。

　　圖1（a）超晶格的X射線衍射譜，內(nèi)圖為超晶格側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；（b）超晶格表面高分辨電鏡照片，晶面間距2.81?和1.87?可指標(biāo)為ZnO層，內(nèi)圖為超晶格表面結(jié)構(gòu)示意圖；（c）超晶格納米片側(cè)面高分辨電鏡照片；（d）超晶格選區(qū)電子衍射花樣。

　　圖2（a）ZnO的拉曼譜；（b-f）ZnO-石墨烯超晶格在不同泵浦光激發(fā)下的激光光譜，對(duì)應(yīng)泵浦光波長(zhǎng)分別為b）488nm，c）514.5nm，d）568nm，e）647nm，f）785nm，泵浦功率為3.2kW /cm²； (g) 拉曼散射過(guò)程的能級(jí)圖，其中拉曼振動(dòng)模V₁-V₄對(duì)應(yīng)圖（a）中的V₁-V₄，能級(jí)圖中的四個(gè)散射光E₁-E₄對(duì)應(yīng)拉曼激光中的E₁-E₄。

　　圖3（a）在不同泵浦功率514.5nm激光激發(fā)下得到的激光光譜；（b）拉曼納米激光功率密度隨泵浦功率的變化曲線；（c）拉曼納米激光峰E₁-E₄的線寬隨泵浦功率的變化曲線；（d）不同溫度下的拉曼納米激光光譜；（e）不同泵浦功率密度514.5nm激光激發(fā)下E₁-E₄的激光光譜圖。

　　圖4（a）用于研究ZnO-石墨烯超晶格表面等離子共振的Kretschmann構(gòu)造示意圖；（b）Kretschmann構(gòu)造得到的ZnO-石墨烯超晶格表面等離子共振反射率曲線，這是由原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)四階多項(xiàng)式擬合得到的曲線；（c）ZnO-石墨烯超晶格界面對(duì)拉曼振動(dòng)模的高度方向選擇性示意圖，這是無(wú)閾值拉曼納米激光產(chǎn)生的重要條件。