作者提出在纳米晶颗粒中掺入特定杂质离子构成掺杂纳米晶，通过改变掺杂纳米颗粒的尺度、表面形貌和壳层结构等，进行“能级调控”，实现新波长激光输出。基于热扩散法、激光液相消融法和独特的工艺，攻克了杂质离子在纳米尺度晶粒体内实现体掺杂的技术难点，在国际上首次制备出了Cr²⁺:ZnSe纳米晶线，晶线长度可达10 mm，直径在30-120 nm。通过理论建模和独创的材料体系设计、制备工艺等，成功实现了室温下Cr²⁺:ZnSe纳米晶线2.194 mm激光输出，其激光波长相比微米尺度晶粒的输出波长蓝移150 nm。

 

　　2013年3月4日，四川省科技厅在成都组织并主持了对四川大学该项科技成果的鉴定，中国科学院院士周炳琨教授担任鉴定委员会主任，天津大学王清月教授担任鉴定委员会副主任，鉴定委员会认为“该研究难度大，从理论、材料制备到激光实验一系列创新研究，制备出新型激光材料，并首次实现了Cr²⁺:ZnSe掺杂纳米晶激光输出，其成果具有重要的科学意义和应用前景。该项目研究成果为国际领先水平。鉴定委员会一致同意通过鉴定。”

 

　　为了配合新型掺杂纳米晶激光研究，该课题组还开展了微腔的理论及实验等研究工作。设计了基于宽度抛物线型和孔径渐变的一维带隙光子晶体纳米梁腔的气体传感器，整个纳米梁腔的体积为12×0.5×0.25 µm³，十分紧凑，微腔的Q值达到了10⁶量级，可对气体折射率的微小变化进行高精度的测量。研究工作发表在Laser Physics Letters上（Chen Feng, Guoying Feng, Guorui Zhou, Nianjiang Chen and Shouhuan Zhou, "Design of an ultracompact optical gas sensor based on a photonic crystal nanobeam cavity," Laser Phys. Lett. 9, 875-878, 2012) （IF：9.97）。

 

　　掺杂纳米晶激光是一个非常前沿的研究方向，属光学工程、材料科学、化学工程领域的交叉学科，国际上在该方向上的研究工作尚处于起步阶段，该课题组所取得的理论及实验研究成果，使我校在该方向上的研究进入国际一流研究行列。