Природа оптического усиления в микростержнях ZnO малого диаметра с модами шепчущей галереи

Благодаря достаточно высоким порогам лазерной генерации, стимулированное излучение в относительно небольших микрокристаллических лазерах ZnO часто считается следствием инверсии населенностей в электронно-дырочной плазме (ЭДП). В настоящей работе вопрос природы оптического усиления в таких излучателях исследован на примере микростержней ZnO с диаметрами 1–6 мкм, синтезированных методом модифицированного термического испарения и демонстрирующих лазерную генерацию на модах шепчущей галереи (МШГ) в ближнем ультрафиолетовом диапазоне. Показано, что оптическое усиление в таких объектах не является следствием инверсии населенностей в ЭДП ни при низкой, ни при комнатной температурах. Вместо этого, основным процессом, приводящим к усилению, является процесс типа экситон-электронного рассеяния. В отличие от случая крупных МШГ-микрорезонаторов ZnO, в небольших микростержнях этот процесс оказывается доминирующим в широком диапазоне температур.