拓扑腔表面发射激光器

       自发现量子霍尔效应以来，拓扑物理一直是基础研究的焦点，揭示了真实世界的物理量在系统参数的连续变化下可以保持不变。虽然这种鲁棒现象在原则上可以显著提高实际器件的稳定性和规格，但拓扑物理学的应用仍然难以捉摸。令人惊讶的是，传统的二极管激光产品已经包含了关键的光栅元件，在数学上相当于一维(1D)拓扑模型。同时，还提出了一种更先进的二维纯单模谱拓扑谐振腔，称为狄拉克-涡旋腔。

       输出功率和光束质量是半导体激光器的两个主要瓶颈。半导体激光器因其紧凑、高效和廉价而成为无数应用中最受欢迎的光源。这两个限制都是由于在没有多模操作的情况下，在更广泛的芯片区域内稳定单模激光器变得越来越困难。近日，中国科学院物理研究所的Lechen Yang等人用狄拉克-涡旋拓扑腔来解决这个基本的困难，它提供了二维的最优单模选择。所设计的拓扑腔表面发射激光器(TCSEL)显示出10W峰值功率，发散角小于1°和60dB侧模抑制，在1550nm的性能最好。作者们还演示了二维TCSEL阵列的多波长能力，这些能力商业激光器一般无法做到。相关工作发表在《Nature Photonics》上。(郑江坡)

       文章链接：https://doi.org/10.1038/s41566-022-00972-6