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ROR体育app-北大科研团队实现了自发对称破缺微腔激光

作者:ROR体育app 发布时间:2021/10/26 点击量:518

 ROR体育app-北大科研团队实现了自发对称破缺微腔激光

日前,北京年夜学纳光电子前沿科学中间、人工微布局和介不雅物理国度重点尝试室肖云峰传授和龚旗煌院士带领的课题组在微腔激光研究中获得主要进展:操纵超高品质因子回音壁光学微腔,初次实现了可重构、超低阈值的自觉对称破缺激射。相干研究功效在线颁发在《天然·通信》(NatureCommunications)上,文章题为“Reconfigurablesymmetry-brokenlaserinasymmetricmicrocavity”。

(a)自觉对称破缺微腔拉曼激光系统示意图。插图:拉曼激光光谱,黄色暗影为增益规模。(b)(c)拉曼激光产生对称破缺进程中顺时针(CW)和逆时针(CCW)的激光强度

高机能的相关光源是根本光物理研究和集成光子学利用的要害条件之一。最近几年来,具有超高品质因子的回音壁模式光学微腔已成为研究各类新型高效光源的主要平台,尝试上已取得了包罗宇称-时候反演对称激光、轨道角动量激光和微腔光学频率梳等。但是,回音壁微腔模式存在的固有手征对称性致使腔中激光场凡是是等强度相向传输的,严重阻碍了诸多光子学器件利用的成长,例如单向光发射、全光寄放器和非互易光传输等。迄今,要取得具有单向性的回音壁微腔手征激光,凡是需要直接打破光学谐振腔的几何手征对称性。这类方式获得的激光标的目的性是固定的,难以动态调控其出射性质,且对谐振腔的外形设计和工艺制备要求较高。

在之前的工作中[Phys.Rev.Lett.118,033901(2017)],该课题组初次提出和证实了微腔光场自觉对称破缺概念,并获得国际同业的验证。在最新的工作中,课题组将该概念引入到增益微腔,实现了自觉对称破缺的手征拉曼激光。尝试上,研究人员起首在完全对称的回音壁微腔系统中,取得低阈值拉曼激光(a)。微腔中相向传输拉曼激光之间存在两种耦合机制:概况散射引发的线性耦合和克尔交叉相位调制引发的非线性耦合。当知足特定相位的拉曼激光场强度到达破缺阈值时,非线性耦合完全抵偿了线性耦合;此时拉曼激光场的手征对称态产生掉稳,光场会随机自觉地进入顺时针或逆时针单向传输的手征状况(b)(c);尝试上,两个标的目的激光强度之比跨越160:1。研究人员进一步在尝试中经由过程节制双向泵浦光强度比例实现了自觉手征激光标的目的性的动态调控;操纵纳米针尖散射体改变光场线性耦合强度来调控对称破缺阈值,可以实现光场单向和双向传输的切换。这类自觉对称破缺激光同时连系了激光增益动力学和自觉对称破缺机制,为标的目的可重构的微腔相关光源供给了新方案。另外,这类机制不依靠谐振腔特定的外形设计,可以进一步拓展到其他材料和分歧的激光进程中。

本论文的合作者还包罗新加坡国立年夜学Cheng-WeiQiu传授和维也纳理工年夜学StefanRotter传授等。研究工作获得了科技部重点研发打算、国度天然科学基金委员会、人工微布局和介不雅物理国度重点尝试室、量子物资科学协同立异中间和极端光学协同立异中间等的撑持。

相干链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-14861-5

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