In recent years, halide perovskite nanostructures have had great advances and have opened up a bright future for micro/nanolasers. However, upconversion lasing by two-photon excitation with mode selection and high quality factor in one device is still rarely reported. Herein, two lasing modes are demonstrated in the all-inorganic perovskite CsPb2Br5 microplates with subwavelength thickness and uniform square shape. The net optical gain is quickly established in less than 1 ps and persists more than 30 ps, revealed by ultrafast transient absorption spectroscopy. The temperature-dependent low-threshold amplified spontaneous emission confirms the net gain for stimulated emission with a high characteristic temperature of 403 K, far surpassing the all-inorganic CsPbBr3 semiconductor gain media. Remarkably, upconversion lasing based on two kinds of microcavity effects, Fabry–Perot and whispering-gallery modes, from the microplates at room temperature is successfully achieved with a low threshold operating in multi- or single-mode, respectively. Surprisingly, the quality factor (∼3551) is among the best values obtained from perovskite micro/nanoplate upconversion lasers without an external cavity. Moreover, the highly stable chromaticity with color drift only less than 0.1 nm also outbalances the all-inorganic CsPbBr3 ones. These superior performances of CsPb2Br5 microplate lasing with a facile solution synthesis procedure will offer a feasible structure to fabricate specific functionalities for high-performance frequency upconversion micro/nanoscale photonic integrated devices.

中文翻译：

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钙钛矿 CsPb2Br5 微孔板的模式选择和高质量上转换激光

近年来，卤化物钙钛矿纳米结构取得了长足的进步，为微/纳米激光器开辟了光明的未来。然而，在一个设备中通过具有模式选择和高质量因子的双光子激发的上转换激光仍然很少报道。在此，在具有亚波长厚度和均匀方形的全无机钙钛矿 CsPb2Br5 微板中展示了两种激光模式。超快瞬态吸收光谱揭示了净光学增益在不到 1 ps 的时间内迅速建立并持续超过 30 ps。温度相关的低阈值放大自发发射证实了具有 403 K 高特征温度的受激发射的净增益，远远超过全无机 CsPbBr3 半导体增益介质。值得注意的是，基于两种微腔效应，法布里-珀罗模式和回音壁模式，在室温下从微板成功实现了上转换激光，分别在多模式或单模式下以低阈值运行。令人惊讶的是，品质因数（~3551）是从没有外腔的钙钛矿微/纳米板上转换激光器中获得的最佳值之一。此外，颜色漂移仅小于 0.1 nm 的高度稳定的色度也超过了全无机 CsPbBr3。CsPb2Br5 微孔板激光的这些优异性能和简便的溶液合成程序将为制造高性能频率上转换微/纳米级光子集成器件的特定功能提供可行的结构。分别以多模式或单模式运行的低阈值成功实现了室温下微孔板的分离。令人惊讶的是，品质因数（~3551）是从没有外腔的钙钛矿微/纳米板上转换激光器中获得的最佳值之一。此外，颜色漂移仅小于 0.1 nm 的高度稳定的色度也超过了全无机 CsPbBr3。CsPb2Br5 微孔板激光的这些优异性能和简便的溶液合成程序将为制造高性能频率上转换微/纳米级光子集成器件的特定功能提供可行的结构。分别以多模式或单模式运行的低阈值成功实现了室温下微孔板的分离。令人惊讶的是，品质因数（~3551）是从没有外腔的钙钛矿微/纳米板上转换激光器中获得的最佳值之一。此外，颜色漂移仅小于 0.1 nm 的高度稳定的色度也超过了全无机 CsPbBr3。CsPb2Br5 微孔板激光的这些优异性能和简便的溶液合成程序将为制造高性能频率上转换微/纳米级光子集成器件的特定功能提供可行的结构。品质因数 (∼3551) 是从没有外腔的钙钛矿微/纳米板上转换激光器获得的最佳值之一。此外，颜色漂移仅小于 0.1 nm 的高度稳定的色度也超过了全无机 CsPbBr3。CsPb2Br5 微孔板激光的这些优异性能和简便的溶液合成程序将为制造高性能频率上转换微/纳米级光子集成器件的特定功能提供可行的结构。品质因数 (∼3551) 是从没有外腔的钙钛矿微/纳米板上转换激光器获得的最佳值之一。此外，颜色漂移仅小于 0.1 nm 的高度稳定的色度也超过了全无机 CsPbBr3。CsPb2Br5 微孔板激光的这些优异性能和简便的溶液合成程序将为制造高性能频率上转换微/纳米级光子集成器件的特定功能提供可行的结构。