由新加坡南洋理工大學（NTU Singapore）領銜的國際研究團隊取得了一項重要突破，他們研發出一種新型超微型雷射器，在能效和功耗方面表現出色。這一成果已發表在《Nature Photonics》上，為超微型雷射器的發展帶來新可能。
來源：Nature Photonics
超微型雷射器的新突破
一支包含利茲大學研究人員在內的國際團隊，在南洋理工大學科學家的帶領下，成功研發出一種新型超微型雷射器。
這種雷射器尺寸僅為微米級，能在太赫茲波段發光，其獨特設計減少了光泄漏，相比其他高微型雷射器，運行所需能量更少，更為節能。
新加坡南洋理工大學電氣與電子工程學院和物理與數學科學學院的王岐捷（Wang Qijie）教授（左）和新加坡南洋理工大學電氣與電子工程學院的Dr CUI Jieyuan。來源：NTU
雷射器光損失的原因
超微型雷射器在多個行業，尤其是小型設備中有著廣泛應用前景，但光損失問題嚴重影響其性能。
光損失一部分源於雷射腔的側面泄漏，另一部分則是由光子晶體的缺陷導致的散射（光子晶體由半導體材料構成，用於控制光的傳播）。
對於超微型雷射器而言，這些導致光損失的效應比在大型雷射器中更為顯著。在某些情況下，光損失過於嚴重，甚至會使雷射器無法正常工作。
全方位減少光損失的設計
這款雷射器藉助平帶和多連續域束縛態（multi-bound states in the continuum, BIC）減少光損失。
緊湊型平帶多BIC雷射器的構造原理。來源：Nature Photonics
平帶中光波群速度近零，能量被限制在雷射腔水平面；多連續域束縛態減少垂直方向光損失，同時保證發光量。
研究人員設計結合二者的雷射腔，在半導體材料夾兩層金的光子晶體中，製作周期性菊花形孔洞，或成三維抑制光泄漏的 「終極」 方案。
微孔結構掃描電鏡圖片。來源：Nature Photonics
該雷射器光束聚焦好、發散小，調整氣孔大小和晶格常數，還可製造其他波長雷射器。
性能優勢與未來展望
南洋理工大學 Dr Cui Jieyuan 稱，相比同類傳統雷射器，新設計輸出功率高 30%，閾值電流低 20%，方向性更好，光束髮散角約 15°，單模運行穩定。
研究人員正提升其功率並集成到光電子設備，已提交技術披露，尋求行業合作。Dr Cui Jieyuan 表示，將平台擴展到近紅外和可見光譜將惠及多領域，預計 1-2 年內展示早期原型。
