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拓扑激光器(TL)是操纵拓扑光学道理设想和制造的激光器件，能够获得具有鲁棒性的单模激光，是将来新型光电集成芯片的抱负光源。电泵浦拓扑激光器以其体积小、易在集成等长处成为最近几年研究热门，但基在电注入的拓扑激光器今朝仍处在研究起步阶段，输出功率低，机能距离现实利用还具有很年夜差距。是以，开辟一种提高电泵浦拓扑激光器输出功率的设想思绪和手艺方案相当主要。　　近期，中国科学院半导体研究所刘峰奇研究员研究团队在高机能电泵浦拓扑激光器研发方面获得进展：研究团队立异性地引入了概况金属狄拉克拓扑腔(SMDC)设想(图1)，将拓扑腔制备在概况金属层，保存了有源区的完全性，为实现高功率输出供给了足够增益，从而处理了有源区刻蚀限制电泵浦拓扑激光器功率晋升的瓶颈问题；操纵SMDC与有源区之间的强耦合感化，在低有用折射率差的环境下，经由过程优化接收边和拓扑腔参数设想，实现了鲁棒的拓扑带间模式(Jackiw-Rossi零能模)工作，并在分歧布局参数的拓扑激光器的鲁棒单模激光光谱和远场模式中获得了例证。　　因为SMDC设想未粉碎有源区，且SMDC布局具有高面辐射效力，该器件实现了150毫瓦的单模面发射峰值功率(图2)。另外，该器件具有涡旋偏振远场，经由过程引入相位调制，在连结拓扑激光器涡旋偏振特征的环境下，取得了对称性可调理的远场(图3)，是一种抱负的片上涡旋偏振光源。　　该工作为高机能电泵浦拓扑激光器研发供给了新思绪方案，对鞭策高机能电泵浦拓扑激光器的成长和利用具有主要意义。　　该功效以“High-power electrically pumped terahertz topological laser based on a surface metallic Dirac-vortex cavity”为题，5月24日颁发在《天然-通信》(Nature Communications)(DOI:10.1038/s41467-024-48788-y)。半导体所博士生刘俊鸿和博士生许云飞为论文配合第一作者，半导体所刘峰奇研究员、翟慎强研究员、张锦川研究员和北京量子消息科学研究院陆全勇研究员为该论文的配合通信作者。　　该项工作获得了国度天然科学基金、国度重点研发打算和中国科学院青年增进会等项目标帮助。图1 电泵浦THz SMDC TL器件布局　　图2 具有分歧腔参数的SMDC TL的激光光谱和L-I-V成果。a具有分歧晶格常数，m=0.18a的器件在分歧注入电流密度下的激光光谱。b分歧m和不异晶格常数a0=30.5μm的器件的L-I-V曲线。　　图3 经由过程相位散布调制进行远场对称性调谐。a-b相位调制参数q为3的相位散布。c-d相位调制参数q为3的摹拟和尝试远场。e-f相位调制参数q为1.5的相位散布；因为镜对称轴的具有，紫色虚线与实线部门对称。g-h相位调制参数q为1.5的摹拟和尝试远场。