中国科学家研发高性能电泵浦拓扑激光器取得重大突破

拓扑激光器（TL）运用拓扑光学原理打造，具备稳定性强的单模特性，被视为新型光电集成芯片的优质光源。

近期，中科院半导体研究所刘峰奇研究团队在电泵浦拓扑激光器研发领域取得最新突破：成功引入表面金属狄拉克拓扑腔（SMDC）设计。

此设计将拓扑腔体置于表面金属层，保护了有源区的完整性，为实现高功率输出提供充足增益，成功破解了电泵浦拓扑激光器功率受限的难题；同时，利用SMDC与有源区的紧密耦合效应，在低有效折射率差环境下，通过优化吸收边及拓扑腔参数设计，实现了稳定的拓扑带间模式（Jackiw-Rossi零能模）运行，并在多种结构参数的拓扑激光器中验证了这一点。

由于SMDC设计未对有源区造成损害，且SMDC结构具有较高的面辐射效率，该器件实现了高达150毫瓦的单模面发射峰值功率（如图2所示）。

此外，该器件具备涡旋偏振远场，通过引入相位调制，在维持拓扑激光器涡旋偏振特性的基础上，实现了远场对称性可调，堪称理想的片上涡旋偏振光源。

这项研究成果为高性能电泵浦拓扑激光器提供了全新思路，对推动其发展和应用极具价值。

该成果论文于5月24日发表于顶尖学术期刊《自然-通讯》，由半导体所博士生刘俊鸿和博士生许云飞担任共同第一作者，刘峰奇研究员、翟慎强研究员、张锦川研究员和北京量子信息科学研究院陆全勇研究员为共同通讯作者。科研项目得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划以及中国科学院青年促进会等机构的支持。