文章导读
你是否想过，激光器竟能像彩虹般同时输出多种波长，却保持超小尺寸和超低能耗？武汉大学曾永全课题组在《科学·进展》重磅揭秘全球首个拓扑纳米彩虹激光器！团队突破性引入“合成维度”技术，在光子晶体中构建非零陈数拓扑谐振腔，一举实现毫瓦级输出、接近衍射极限的多波长激光源——无需复杂调谐即可覆盖宽带信号，阈值降低50%以上。这项空白的成果，将为光子芯片集成、高速光学计算提供革命性解决方案，让未来通信设备更轻薄、更高效。
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（通讯员张首琦）近日，武汉大学电子信息学院教授曾永全课题组在Science Advances（《科学·进展》）上发表了基于合成维度的拓扑纳米彩虹激光器的最新学术成果，论文题为“Topological nanorainbow laser”（拓扑纳米彩虹激光器）。电子信息学院博士生张首琦为该论文的第一作者，电子信息学院博士生洪杏、北京理工大学博士生赵闻为共同第一作者，曾永全、鹏城实验室余少华院士、南洋理工大学教授王岐捷和北京理工大学教授路翠翠为共同通讯作者，电子信息学院教授郑国兴和梁国镇、中国信息通信科技有限公司陶金博士、香港科技大学教授陈子亭为共同作者，武汉大学为第一单位。
图. 基于合成维度的拓扑彩虹激光器
该研究工作围绕拓扑光子晶体与多波长激光器的结合展开，这一方面的研究此前在拓扑光学领域有所欠缺。研究团队通过在III-V族多量子阱材料的光子晶体平板中引入合成维度作为全新自由度，构造具有非零陈数的拓扑谐振腔，该谐振腔可以支持多个拓扑合成模式。这些模式在空间以及频率两个维度上是有序排布的并且得益于其具有合适的品质因子以及接近衍射极限的模式体积，使得具有低阈值、宽带、高自发辐射因子、毫瓦级输出功率以及超小尺寸等特性的高性能拓扑彩虹激光器最终得以实现。这项工作为片上光子学提供具有高性能以及波长/空间复用等优势的多波长微型激光源，在宽带信号处理以及光学计算等领域具有应用前景。
相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady6039
（供图：电子信息学院 编辑：赵冀帆）
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