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杭州博華激光技術(shù)有限公司

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《Nature communications》:通過(guò)偏振繞組發(fā)射的光子馬約拉納量子級聯(lián)激光器
信息來(lái)源:激光先進(jìn)制造研究院       日  期:2023-03-14

 

近年來(lái),拓撲量子材料的發(fā)展,推動(dòng)著(zhù)拓撲光子器件的快速更新與迭代。以拓撲激光器(TL)為例,目前已經(jīng)發(fā)展出具有局部拓撲模式的1DSu-Schrieffer-HeegerSSH)激光器、帶轉角模式的 2D SSH 激光器,以及具有手性邊緣模式的2D光子晶體和耦合諧振器激光器等多種實(shí)用激光器。TL最具潛力的特征之一是其激光模式對部分擾動(dòng)不敏感,能減少制造缺陷或環(huán)境干擾所產(chǎn)生的影響。在這種激光器中,內部光子模式的拓撲特性決定了發(fā)射光的遠場(chǎng)特征,有學(xué)者用空間定制光束對光子自旋霍爾絕緣體進(jìn)行光學(xué)泵浦,成功產(chǎn)生承載面外軌道角動(dòng)量(OAM)的渦旋光束,實(shí)現TL非常規發(fā)射模式的初探。另外,研究還發(fā)現使用由強外部磁場(chǎng)偏置的光子量子霍爾晶格,能使激光器產(chǎn)生具有高階OAM的光束。在不需要結構化光泵浦或外部磁場(chǎng)輔助的情況下,電泵浦TL將電能直接轉換為具有非常規結構的激光束,將是下一階段TL非常規發(fā)射模式探索的研究熱點(diǎn)。

TL的拓撲腔模式能保護其不受擾動(dòng),是一種強大的激光模式,也是新型半導體激光器件的理想選擇。最近,學(xué)者們嘗試探索在TL中實(shí)現非常規光束剖面:結構化光泵浦或強磁場(chǎng)可以實(shí)現渦旋波前發(fā)射,但對于設備應用來(lái)說(shuō)并不方便;電泵TL結構緊湊、尺寸適中,易集成到光電路集成片上,因此備受關(guān)注。在這里,我們通過(guò)實(shí)驗展示了一種基于馬約拉納零模(MZM)光子模擬的,在量子級聯(lián)芯片上單片實(shí)現的電泵浦TL。我們發(fā)現,MZM發(fā)射圓柱形矢量(CV)光束,具有太赫茲(THz)半導體激光器的拓撲非平凡極化譜。

相關(guān)研究成果以題“Photonic Majorana quantum cascade laser with polarization-winding emission”發(fā)表在國際期刊《nature communications》上。

1. 基于光子馬約拉納零模(MZM)的電泵浦量子級聯(lián)激光器(QCL)。