單個(gè)激光腔中實(shí)現(xiàn)高性能單模激光輸出

近期，中科院上海光機(jī)所研究員張龍與董紅星團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合湖南大學(xué)和南京航空航天大學(xué)的研究人員，在激光模式調(diào)控技術(shù)研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)選擇性模式結(jié)構(gòu)破缺這一創(chuàng)新方法，在單個(gè)激光腔中實(shí)現(xiàn)了高性能單模激光輸出。相關(guān)研究成果以Single-Mode Lasing by Selective Mode Structure Breaking為題，發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

單模激光具有出色的單色性、強(qiáng)相干性和高亮度。而由于微腔中多個(gè)接近的共振模式之間的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)單模激光具有挑戰(zhàn)性。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入選擇性空間結(jié)構(gòu)破缺，有效破壞了競(jìng)爭(zhēng)模式的模式結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)在單一結(jié)構(gòu)中不引入巨大損耗情況下的模式選擇。

作為概念驗(yàn)證，該研究采用精細(xì)加工技術(shù)在微盤腔上引入外圍角光柵破缺結(jié)構(gòu)，消除了不匹配的競(jìng)爭(zhēng)模式，實(shí)現(xiàn)了單模激光輸出。進(jìn)一步，研究通過(guò)引入挖孔來(lái)抑制剩余的高階激光模式，優(yōu)化了激光特性。值得注意的是，研究制造的激光光源被稱為模式結(jié)構(gòu)破壞激光器，展現(xiàn)出優(yōu)異的單模激光特性如穩(wěn)定性、超低閾值和窄線寬。

上述成果為超低閾值、可調(diào)諧單模激光器的發(fā)展提供了新途徑，對(duì)在光子集成電路中構(gòu)建片上激光陣列尤為重要。

研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和上海市相關(guān)項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202418280