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近日，中山大學的研究團隊，報道了一種超低閾值連續(xù)波量子點微型連續(xù)譜光子束縛態(tài)（BIC）激光器!該新型激光器，通過在InAs/GaAs外延量子點(QD)增益膜中制造小型化的BIC腔，實現(xiàn)了1310 nm O波段的室溫連續(xù)BIC激光器。上述成果以“Ultra-low threshold continuous-wave quantum dot mini-BIC lasers”為題，發(fā)表在國際學術(shù)期刊《Light: Science & Applications》上。

具有超低閾值和緊湊尺寸的激光器是光子集成電路中亟需的元件，其在高性能光通信、芯片級固態(tài)激光雷達和量子信息等領(lǐng)域有著廣泛應用。實現(xiàn)這種激光器的一般方法是通過將增益材料嵌入具有高品質(zhì)(Q)因子和/或小模式體積(V-mode)的小波長或亞波長尺度光學腔中來有效地捕獲光并促進光-物質(zhì)相互作用。

在平面光子晶體上通過引入缺陷型光子晶體（PhC）模式或連續(xù)譜中的光子束縛態(tài)（BIC）可實現(xiàn)低閾值激光。其中所報道的缺陷型PhC激光器雖然具有極小的V-mode，因此具有超低閾值，但其由于對結(jié)構(gòu)紊亂的敏感性而存在不穩(wěn)定性。故具有拓撲穩(wěn)健性的BIC激光器是最有前途的替代結(jié)構(gòu)之一。然而，具有高Q因子的PhC板或光柵中的輻射BIC(準BIC)模式通常需要擴展橫向周期性結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，以減少面內(nèi)光泄漏，因此本質(zhì)上限制了它進一步縮小尺寸。此外，BIC只能將光限制在垂直方向，使得其閾值難以進一步降低。

本工作提出了將O波段InAs/GaAs外延量子點增益材料與微型BIC腔相結(jié)合，實現(xiàn)了低閾值和小V-mode的連續(xù)波BIC激光器。利用微型BIC腔和量子點提供的光和載流子的三維約束，實現(xiàn)了小于20 μW的超低閾值和~2.5×2.5 μm2的小尺寸。