拓撲光子晶體激光器,是一類以拓撲光子晶體為增益介質的激光器。
拓撲光子晶體,將拓撲物理學與光子學相結合,利用拓撲結構對光子晶體性能進行調控,具有光子帶隙特性,可以調控光的傳播行為,使光在晶體中沿著特定路線傳播,能夠實現寬帶單偏振單模光纖。
2020年,中國科學院物理研究所科學家設計了一種光纖導模數量任意可調、跨八度寬帶單偏振單模的拓撲光子晶體光纖“狄拉克渦旋光纖”,相關研究成果發表于《Light:Science&Applications》期刊。
光纖激光器以光纖為增益介質,具有功率密度高、光束質量好、散熱性能好、可靠性高、使用壽命長等特點,可以應用在光通信、激光加工、激光醫療等領域。
半導體激光器也稱激光二極管,以半導體材料為增益介質,具有體積小、電驅動簡單、工作效率高等特點,可以應用在光通信、光存儲、激光測距、激光雷達等領域。半導體激光芯片是半導體激光器的核心組成部分,功能是產生激光光束。
拓撲光子晶體半導體激光器采用基于拓撲光子能帶理論的激光芯片作為核心器件,可以實現高魯棒性半導體激光器。拓撲光子晶體半導體激光器需要光泵與磁場,導致激光器結構復雜、功耗增大,并降低了可靠性。針對此問題,已有科學家將凝聚態中拓撲模式引入到光子晶體體系,并利用拓撲光子晶體諧振腔的強局域和輻射特性,實現了太赫茲拓撲激光器。
我國政府對拓撲光子晶體激光器行業發展重視度逐步提高。2024年8月,工信部發布國家重點研發計劃“信息光子技術”重點專項2024年度項目申報指南,提出為了滿足大規模光子集成芯片和新一代光通信技術網絡擴容需求,研究基于拓撲光子能帶理論的多波長激光芯片技術。
新思界
行業分析人士表示,我國拓撲光子晶體激光器相關研究成果還在不斷增多。2025年2月,長春理工大學與中國計量大學團隊在《激光與光電子學進展》上發表了一篇題為“雙拓撲光子晶體激光器的設計及其魯棒性的研究”的論文,在水平和垂直兩個方向上同時構建拓撲光子晶體諧振腔,從而獲得在兩個方向上都具有拓撲保護的低閾值、高魯棒性的新型激光器。