中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所激光與紅外材料實(shí)驗(yàn)室由研究員張龍、研究員董紅星領(lǐng)銜的微結(jié)構(gòu)光物理研究團(tuán)隊(duì)與華東師范大學(xué)、南京航天航空大學(xué)合作，在耦合雙球微腔中獲得高品質(zhì)、穩(wěn)定的線性偏振單模激光。相關(guān)研究成果作為當(dāng)期封面文章發(fā)表在最新一期《Nanoscale》上。

微納結(jié)構(gòu)光學(xué)微腔在微型光電子集成器件以及激光顯示領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，目前已經(jīng)在許多方面取得了很大的進(jìn)展，如超靈敏傳感器、分束器、低閾值微腔激光器以及模式數(shù)可調(diào)控微腔激光器。作為評價微腔激光光束質(zhì)量的其中一個重要指標(biāo)，激射的偏振特性卻并沒有獲得足夠的重視和研究。微納結(jié)構(gòu)微腔激光與傳統(tǒng)的可添加偏振片或引入偏振種子光束的傳統(tǒng)激光器不同，微腔中的激射是以不具有偏振特性的自發(fā)輻射作為“種子光”，這使得激射的偏振度普遍較低。基于游標(biāo)效應(yīng)既能減少激射的模式數(shù)又能對偏振方向進(jìn)行一定的篩選，是提高激射偏振度的有效辦法。

研究團(tuán)隊(duì)利用鈣鈦礦雙球微腔進(jìn)行耦合，通過游標(biāo)效應(yīng)成功將耦激射的偏振度從～0.2提升至0.78。當(dāng)雙球微腔間距為～30 nm時，產(chǎn)生光場相互作用獲得了低閾值、高偏振度的單模激射，并且該激射可以在1.4倍閾值功率泵浦下以相對強(qiáng)度1維持55分鐘。此外，還分析了單個和耦合微球的模態(tài)分布，解析了耦合前后諧振的物理圖像。在游標(biāo)效應(yīng)作用下，由于簡并模式的減少和TE與TM模式耦合效率的差異，激射的偏振度得到大幅度提高。相關(guān)成果對于促進(jìn)微納結(jié)構(gòu)光學(xué)微腔激光的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究具有的重要的意義。

該項(xiàng)工作得到國家自然科學(xué)基金和上海市青年拔尖人才項(xiàng)目的支持。