降低激光器的功耗和尺寸是一個(ge) 重要的挑戰，但是在低功率水平下，量子噪聲對相幹輻射的掩蓋，阻礙了激光器的發展。因此，盡管在微米級和納米級激光器（例如光子晶體(ti) 激光器、金屬激光器和等離子體(ti) 激光器）方麵取得了相當大的進展，但其相幹長度仍然非常有限。作者在本文中表明，基於(yu) Fano 幹涉的連續域內(nei) 的束縛態(bound states in the continuum，BIC)可以有效地抑製量子漲落。盡管其本質上很脆弱，但這種不尋常的狀態會(hui) 重新分配光子，從(cong) 而抑製自發輻射的影響。基於(yu) 這個(ge) 概念，作者通過實驗證明了一種線寬比現有微型激光器小 20 多倍的微型激光器，並證明進一步減少幾個(ge) 數量級是可行的。這些發現為(wei) 微觀激光器的眾(zhong) 多国产成人在线观看免费网站鋪平了道路，並指出了光子學以外的新機遇。
博覽: 2021 Nature Photonics 基於(yu) 連續域內(nei) 束縛態的超相幹Fano激光器
摘要：
降低激光器的功耗和尺寸是一個(ge) 重要的挑戰，但是在低功率水平下，量子噪聲對相幹輻射的掩蓋，阻礙了激光器的發展。因此，盡管在微米級和納米級激光器（例如光子晶體(ti) 激光器、金屬激光器和等離子體(ti) 激光器）方麵取得了相當大的進展，但其相幹長度仍然非常有限。作者在本文中表明，基於(yu) Fano 幹涉的連續域內(nei) 的束縛態(bound states in the continuum，BIC)可以有效地抑製量子漲落。盡管其本質上很脆弱，但這種不尋常的狀態會(hui) 重新分配光子，從(cong) 而抑製自發輻射的影響。基於(yu) 這個(ge) 概念，作者通過實驗證明了一種線寬比現有微型激光器小 20 多倍的微型激光器，並證明進一步減少幾個(ge) 數量級是可行的。這些發現為(wei) 微觀激光器的眾(zhong) 多国产成人在线观看免费网站鋪平了道路，並指出了光子學以外的新機遇。
潛在用途：
（1）實驗證明了激光器線寬可達5.8MHz，符合40Gbits相幹通訊需求。
（2）可用於(yu) 實現集成傳(chuan) 感器，其線寬可識別濃度為(wei) attomolar的蛋白質/DNA，這是使用其它納米傳(chuan) 感器難以實現的。
示意圖：
a，傳(chuan) 統Fabry-Pérot激光器中的普通束縛態。光子產(chan) 生並限製在有源區。b，在 Fano 激光器中形成的光學 BIC。光子在有源區產(chan) 生，該區具有連續模式，但主要存儲(chu) 在低損耗無源區。c，Fano BIC 激光器（紅實線）和傳(chuan) 統Fabry-Pérot激光器（黑實線）的 Q 因子與(yu) 腔長 L 的計算變化(calculated variation)示例。Fano BIC 激光器的離散模式具有 5.0 × 105 的固有 Q 因子Qv 和 3.0 × 103 的耦合 Q 因子 Qc，而 Fabry-Pérot 激光器由於(yu) 鏡麵損耗為(wei) 5.0 × 105，因此具有固有 Q 因子 Qm 。兩(liang) 種激光器的腔長L均為(wei) 5 μm，活性材料損耗率 γi為(wei) 3.8 × 1010 s-1，腔往返時間1/γin為(wei) 0.54 ps。藍色虛線描繪了 Fano BIC 激光頻率 ωs 與(yu) 納米腔共振 ω0的失諧 δ0 = ω0 − ωs 的計算變化。d，基於(yu) InP 光子晶體(ti) (PhC) 膜結構製造的 Fano BIC 激光器的掃描電子顯微鏡 (SEM) 圖像，具有埋入的異質結構（BH，紅色矩形）增益區和光柵耦合器（GC）在末端工作組。比例尺，2 μm。e，光學 Fano BIC 的示意圖。f，製造的 Fano BIC 激光器橫截麵的 SEM 圖像，顯示了包含 BH 的有源 WG 和無源納米腔。BH 在器件切割後被蝕刻掉。比例尺，200 nm。
參考文獻：Yu, Y., Sakanas, A., Zali, A.R. et al. Ultra-coherent Fano laser based on a bound state in the continuum. Nat. Photon. (2021).
DOI：https://doi.org/10.1038/s41566-021-00860-5
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