由新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）领衔的国际研究团队取得了一项重要突破，他们研发出一种新型超微型激光器，在能效和功耗方面表现出色。这一成果已发表在《Nature Photonics》上，为超微型激光器的发展带来新可能。
来源：Nature Photonics
超微型激光器的新突破
一支包含利兹大学研究人员在内的国际团队，在南洋理工大学科学家的带领下，成功研发出一种新型超微型激光器。
这种激光器尺寸仅为微米级，能在太赫兹波段发光，其独特设计减少了光泄漏，相比其他高微型激光器，运行所需能量更少，更为节能。
新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院和物理与数学科学学院的王岐捷（Wang Qijie）教授（左）和新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院的Dr CUI Jieyuan。来源：NTU
激光器光损失的原因
超微型激光器在多个行业，尤其是小型设备中有着广泛应用前景，但光损失问题严重影响其性能。
光损失一部分源于激光腔的侧面泄漏，另一部分则是由光子晶体的缺陷导致的散射（光子晶体由半导体材料构成，用于控制光的传播）。
对于超微型激光器而言，这些导致光损失的效应比在大型激光器中更为显著。在某些情况下，光损失过于严重，甚至会使激光器无法正常工作。
全方位减少光损失的设计
这款激光器借助平带和多连续域束缚态（multi-bound states in the continuum, BIC）减少光损失。
紧凑型平带多BIC激光器的构造原理。来源：Nature Photonics
平带中光波群速度近零，能量被限制在激光腔水平面；多连续域束缚态减少垂直方向光损失，同时保证发光量。
研究人员设计结合二者的激光腔，在半导体材料夹两层金的光子晶体中，制作周期性菊花形孔洞，或成三维抑制光泄漏的 “终极” 方案。
微孔结构扫描电镜图片。来源：Nature Photonics
该激光器光束聚焦好、发散小，调整气孔大小和晶格常数，还可制造其他波长激光器。
性能优势与未来展望
南洋理工大学 Dr Cui Jieyuan 称，相比同类传统激光器，新设计输出功率高 30%，阈值电流低 20%，方向性更好，光束发散角约 15°，单模运行稳定。
研究人员正提升其功率并集成到光电子设备，已提交技术披露，寻求行业合作。Dr Cui Jieyuan 表示，将平台扩展到近红外和可见光谱将惠及多领域，预计 1-2 年内展示早期原型。
