近期，中科院上海光機所研究員張龍與董紅星團隊，聯(lián)合湖南大學和南京航空航天大學的研究人員，在激光模式調(diào)控技術(shù)研究方面取得進展。該團隊通過選擇性模式結(jié)構(gòu)破缺這一創(chuàng)新方法，在單個激光腔中實現(xiàn)了高性能單模激光輸出。相關(guān)研究成果以Single-Mode Lasing by Selective Mode Structure Breaking為題，發(fā)表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

單模激光具有出色的單色性、強相干性和高亮度。而由于微腔中多個接近的共振模式之間的競爭，實現(xiàn)單模激光具有挑戰(zhàn)性。該團隊通過引入選擇性空間結(jié)構(gòu)破缺，有效破壞了競爭模式的模式結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)在單一結(jié)構(gòu)中不引入巨大損耗情況下的模式選擇。

作為概念驗證，該研究采用精細加工技術(shù)在微盤腔上引入外圍角光柵破缺結(jié)構(gòu)，消除了不匹配的競爭模式，實現(xiàn)了單模激光輸出。進一步，研究通過引入挖孔來抑制剩余的高階激光模式，優(yōu)化了激光特性。值得注意的是，研究制造的激光光源被稱為模式結(jié)構(gòu)破壞激光器，展現(xiàn)出優(yōu)異的單模激光特性如穩(wěn)定性、超低閾值和窄線寬。

上述成果為超低閾值、可調(diào)諧單模激光器的發(fā)展提供了新途徑，對在光子集成電路中構(gòu)建片上激光陣列尤為重要。

研究工作得到國家自然科學基金和上海市相關(guān)項目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202418280