北京大学实现可重构相干纳米激光阵列

以U形状纳米激光阵列为例，通过自发相位锁定产生相干激射的U形状纳米激光阵列具有更高的空间和频谱相干性，表现为动量空间更为局域的方向性出射和频谱空间良好的单模激射等非相干激射阵列所不具有的特性（如图4）。

图4. U形莫尔纳米激光阵列相干特性。（a）扫描电子显微镜照片，橙色六边形标出了构成U形的17个莫尔纳米激光；（b）相干阵列的二阶强度关联函数随泵浦功率变化图；（c）输出功率随输入功率变化图；（d—f）相干阵列激射的实空间图案（d）、动量空间图案（e）和光谱（f）；（g—i）作为对比器件的非相干阵列激射的实空间图案（g）、动量空间图案（h）和光谱（i）

课题组还进一步对纳米激光的相对相位进行控制，实现了相控阵纳米激光阵列。图5展示了具有不同相对相位分布的4个纳米激光阵列实空间和动量空间图案。图中标“+”和“-”的纳米激光之间相差180度的相位，这些相位分布决定了4个纳米激光器阵列具有不同的出射方向分布。

图5. 相控阵纳米激光阵列。（a—d）基模（a）、一阶模（b）、二阶模（c）、三阶模（d）的实空间激射图案，标“+”和“-”的纳米激光之间相差180度的相位；（e）基模、一阶模、二阶模、三阶模中心Г点的角分辨强度分布图

北京大学物理学院凝聚态物理与材料物理研究所2020级博士研究生栾弘义、欧阳云浩、赵紫薇为共同第一作者，论文作者还包括凝聚态物理与材料物理研究所2021级博士研究生毛文志。马仁敏为通讯作者。

上述研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、新基石科学基金会等支持。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06789-9