關(guān)鍵詞 光與物質(zhì)相互作用，真空零點(diǎn)能，珀塞爾效應(yīng)，激光微型化，微納激光，等離激元納米激光

01

真空光子態(tài)在光輻射中的重要作用與激光微型化

光輻射是由輻射源和其所處的輻射環(huán)境共同決定的，對(duì)這一光與物質(zhì)相互作用基本觀點(diǎn)的深刻理解推動(dòng)了現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展。從黑體輻射普朗克定律到費(fèi)米黃金法則，再到珀塞爾效應(yīng)與腔量子電動(dòng)力學(xué)，真空光子態(tài)在其中均扮演了重要角色(圖1)。

圖1 真空光子態(tài)在光輻射中具有重要作用。普朗克黑體輻射定律中的

是真空光子態(tài)密度；費(fèi)米黃金法則中的ρ(v)為光子態(tài)密度；光學(xué)腔中的光子態(tài)密

與真空光子態(tài)密度

的比值給出了輻射速率增強(qiáng)的珀塞爾因子

1900年普朗克給出了普朗克黑體輻射定律：

其中S(ν)是黑體單位頻率間隔內(nèi)輻射的能量密度；

是真空光子態(tài)密度，可通過(guò)計(jì)算一個(gè)邊長(zhǎng)遠(yuǎn)大于自由空間波長(zhǎng)的立方體腔的態(tài)密度來(lái)獲得；hv是單個(gè)光子的能量；

是玻色—愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)給出的在能量hv上占據(jù)的光子數(shù)。光量子假說(shuō)是愛(ài)因斯坦在1905年提出的，而玻色—愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)是在1924年提出的，盡管這些概念在1900年還不存在，但普朗克定律本身表明真空光子態(tài)在光輻射中扮演著重要角色。

1916年，愛(ài)因斯坦通過(guò)研究熱平衡下輻射體吸收與輻射之間的關(guān)系，簡(jiǎn)潔明確地推導(dǎo)出了普朗克黑體輻射定律，并揭示出了一種新的輻射機(jī)制——受激輻射，同時(shí)他給出了受激輻射系數(shù)與自發(fā)輻射系數(shù)之間的關(guān)系[1]。受激輻射為激光的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。對(duì)自發(fā)輻射的深入理解在量子力學(xué)和量子電動(dòng)力學(xué)的建立和發(fā)展過(guò)程中起到了關(guān)鍵作用。在激光發(fā)明之后，對(duì)自發(fā)輻射的深入理解也揭示了激光微型化的重要意義，持續(xù)推動(dòng)了微納激光的發(fā)展。

1946年，珀塞爾(E. M. Purcell)指出通過(guò)將原子與腔耦合可以改變其自發(fā)輻射的速率[2]。珀塞爾當(dāng)時(shí)在研究核磁共振現(xiàn)象，他預(yù)測(cè)在諧振結(jié)構(gòu)(例如諧振電路)中，原子的自發(fā)輻射速率可以被顯著地加快。珀塞爾利用費(fèi)米黃金法則計(jì)算了自發(fā)輻射速率并解釋了增強(qiáng)效應(yīng)。一個(gè)輻射源從初始態(tài)

到最終態(tài)

的自發(fā)輻射速率γ可由費(fèi)米黃金法則計(jì)算得到：

其中τsp是輻射源的自發(fā)輻射壽命，H是輻射源—光子態(tài)相互作用哈密頓量，ρ(v)是光子態(tài)密度，這里H的矩陣元是體積歸一化的。在真空中，ρ(v)是

。在有限大小的腔體中，光子態(tài)密度從連續(xù)變?yōu)殡x散，對(duì)于某個(gè)光子態(tài)(腔模)，光子態(tài)密度為

，其中?v=v/Q，Q和Vm是該光子態(tài)的品質(zhì)因子和模式體積。在弱耦合情況下，

與

的比值給出了自發(fā)輻射速率的珀塞爾增強(qiáng)因子。

1947年，蘭姆(W. E. Lamb Jr.)實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了氫原子2S1/2和2P1/2能級(jí)之間由于真空光子態(tài)的零點(diǎn)能所引起的劈裂(蘭姆位移)[3]。蘭姆位移的發(fā)現(xiàn)揭示了真空零點(diǎn)能對(duì)光與物質(zhì)相互作用的重要影響，推動(dòng)了量子電動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。

對(duì)真空光子態(tài)在光輻射中的作用的進(jìn)一步深刻理解開(kāi)啟了腔量子電動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域。早期的工作包括H. B. G. Casimir和D. Polder在1948年對(duì)原子和腔相互作用能的研究[4]，以及E. T. Jaynes和F. W. Cummings在1963年對(duì)輻射源和高品質(zhì)因子光腔之間強(qiáng)耦合現(xiàn)象的研究[5]。K. H. Drexhage等人在1966年進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)工作，觀察到稀土離子熒光壽命可被金屬薄膜調(diào)制的現(xiàn)象[6]。1981年，D. Kleppner指出光子態(tài)密度的改變不僅可以增強(qiáng)自發(fā)輻射還可以抑制自發(fā)輻射[7]。為了實(shí)現(xiàn)抑制效應(yīng)，他提出了將輻射源與低于截止頻率的波導(dǎo)耦合的方案。低于截止頻率時(shí)，波導(dǎo)的態(tài)密度遠(yuǎn)小于自由空間的光子態(tài)密度，因此可以大幅度地抑制自發(fā)輻射。

1983年，P. Goy等在里德伯原子與毫米波光腔耦合系統(tǒng)中觀察到了腔增強(qiáng)的單原子自發(fā)輻射[8]。1985年，G. Gabrielse和H. Dehmelt在里德伯原子與微波腔的耦合系統(tǒng)中觀察到了自發(fā)輻射被抑制的現(xiàn)象[9]。不久之后，光波段下的自發(fā)輻射調(diào)制在原子—光學(xué)腔耦合系統(tǒng)中被成功實(shí)現(xiàn)[10，11]。輻射源—光腔耦合腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展使得測(cè)量和操控單個(gè)光子的量子特性成為可能，相關(guān)研究獲得了2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

由于自發(fā)輻射在發(fā)光二極管、激光、光電探測(cè)器和太陽(yáng)能電池等半導(dǎo)體光電器件中起著關(guān)鍵作用，固態(tài)系統(tǒng)中自發(fā)輻射的調(diào)控也引起了學(xué)界的極大關(guān)注[12—15]。

在1990年前后，人們發(fā)現(xiàn)激光的閾值和調(diào)制速率會(huì)受到激光尺寸的影響[16—19]。首先，微型化激光具有更小的增益材料體積和更大的自發(fā)輻射耦合因子，因此其閾值可以更低。同時(shí)，微型化激光具有更快的自發(fā)輻射以及受激輻射速率，因此其調(diào)制速率更快。自那時(shí)起，實(shí)現(xiàn)體積更小、閾值功耗更低、調(diào)制速率更快的微型化激光一直是相關(guān)領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。

02

激光微型化：從微波激射器、激光到表面等離激元納米激光

2.1 微波激射器

1954年，J. P. Gordon，H. J. Zeiger和C. H. Townes實(shí)現(xiàn)了微波激射器(microwave amplification by stimulated emission of radiation，Maser)[20]。他們利用處于激發(fā)態(tài)的氨分子作為增益介質(zhì)，并使用約12 cm長(zhǎng)的微波腔提供反饋，實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)約為12.56 cm的微波激射(圖2(a))。1958年，A. L. Schawlow和C. H. Townes提出了以鉀蒸汽作為增益介質(zhì)實(shí)現(xiàn)紅外和可見(jiàn)光波段微波激射器(infrared and optical Masers)的設(shè)想[21]。由于紅外和可見(jiàn)光波段的波長(zhǎng)比微波小得多，受到微納加工能力的限制，那時(shí)幾乎不可能實(shí)現(xiàn)腔長(zhǎng)與激光波長(zhǎng)同量級(jí)的激光，他們提出利用厘米級(jí)光學(xué)腔的高階模式來(lái)實(shí)現(xiàn)激射。

圖2 激光微型化之路 (a)微波激射器(Maser)[20]；(b)激光(Laser)[22]；(c)等離激元納米激光(Spaser，亦稱(chēng)plasmonic nanolaser)[33—35]

2.2 激光

1960年，T. H. Maiman首次實(shí)現(xiàn)了激光(light amplification by stimulated emission of radiation，Laser)[22]。他使用一根約1 cm長(zhǎng)的紅寶石棒作為增益介質(zhì)，在其兩端覆蓋銀作為反射鏡提供光反饋，在閃光燈的激發(fā)下實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)為694.3 nm的激光輸出(圖2(b))。Maiman的發(fā)明開(kāi)啟了人類(lèi)利用激光探索世界的時(shí)代，極大地促進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。

與1954年發(fā)明的微波激射器相比，Maiman發(fā)明的激光的出射光束頻率高出了超過(guò)5個(gè)數(shù)量級(jí)。頻率的提升大大增加了信息帶寬，使得高速光纖通信得以實(shí)現(xiàn)。激光的高工作頻率也意味著可以將光斑聚焦到更小尺度從而實(shí)現(xiàn)更高的光功率密度。在同樣聚焦到衍射極限光斑的情況下，激光的聚焦光斑要比微波激射器的小10億倍以上。極高的光功率密度使得激光驅(qū)動(dòng)的核聚變成為可能。此外，光學(xué)器件的特征尺寸受到衍射極限的限制，高工作頻率使得相干光源的尺寸以及相關(guān)光學(xué)器件(如波導(dǎo)、調(diào)制器和光探測(cè)器)的尺寸可以顯著縮小。

1962年，基于同質(zhì)結(jié)的半導(dǎo)體激光被實(shí)現(xiàn)[23—26]。1963年，H. Kroemer和Z. Alferov分別提出了利用半導(dǎo)體雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)建激光的設(shè)想[27，28]。雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高性能半導(dǎo)體激光的關(guān)鍵，因?yàn)殡p異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)不僅可以提供高效的載流子注入，同時(shí)其可以將注入的載流子和激光模場(chǎng)限制于有源區(qū)。

半導(dǎo)體激光的發(fā)明為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)前，被廣泛應(yīng)用的微型化半導(dǎo)體激光主要有兩種。第一種是邊發(fā)射激光(edge emitting laser，EEL)，多采用周期光柵形成分布式反饋(DFB)。邊發(fā)射激光的特征尺寸約在100個(gè)真空波長(zhǎng)量級(jí)，是遠(yuǎn)距離光纖通信的核心光源。第二種是面發(fā)射激光(surface emitting laser，SEL)。商業(yè)化的面發(fā)射激光使用兩個(gè)分布式布拉格反射鏡(DBR)在垂直方向上提供腔反饋。DBR鏡片由外延生長(zhǎng)的折射率交替變化的多層介質(zhì)材料組成。面發(fā)射可以將激光特征尺度降至10個(gè)真空波長(zhǎng)量級(jí)，相較邊發(fā)射激光具有更低的能耗，是短距離數(shù)據(jù)通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品最核心的光源。

圖3 可將激光的特征尺寸縮小到一個(gè)真空波長(zhǎng)量級(jí)的微盤(pán)激光(a)[29]、光子晶體缺陷態(tài)激光(b)[30]和納米線激光(c)[31]

在世紀(jì)之交，包括微盤(pán)激光、光子晶體缺陷態(tài)激光和納米線激光在內(nèi)的半導(dǎo)體微納激光的發(fā)明將激光的特征尺寸縮小到一個(gè)真空波長(zhǎng)量級(jí)(圖3)。微盤(pán)激光于1992年首次實(shí)現(xiàn)，利用微盤(pán)中的光學(xué)回音壁模式實(shí)現(xiàn)腔反饋[29]。光子晶體缺陷態(tài)激光于1999年首次實(shí)現(xiàn)，利用二維光子晶體中的點(diǎn)缺陷模式進(jìn)行光場(chǎng)限制和反饋[30]。半導(dǎo)體納米線激光于2001年首次實(shí)現(xiàn)，利用納米線兩個(gè)端面作為反射鏡形成法布里—珀羅式的腔反饋[31]。

2.3 等離激元納米激光

在激光中，增益介質(zhì)通過(guò)受激輻射放大光子，因而激光尺寸受光學(xué)衍射極限限制，最小尺度在波長(zhǎng)量級(jí)(對(duì)可見(jiàn)光來(lái)說(shuō)，大約幾百納米)。為了突破光學(xué)衍射極限，獲得體積更小的激光，D. J. Bergman和M. I. Stockman在2003年提出了等離激元納米激光(surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation，Spaser，亦稱(chēng)plasmonic nanolaser)的概念[32]。

等離激元納米激光由等離激元諧振腔和增益材料組成，其工作原理包括增益材料的激發(fā)和等離激元的輻射和放大的過(guò)程。在外界提供的泵浦能量激發(fā)下，增益材料產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，處于激發(fā)態(tài)的電子向低能級(jí)躍遷并輻射至等離激元模式，該模式再經(jīng)由增益材料的受激輻射放大形成等離激元激射。等離激元納米激光通過(guò)受激輻射放大等離激元而非放大光子突破光學(xué)衍射極限，其諧振腔特征尺度可降至真空波長(zhǎng)的十分之一量級(jí)，達(dá)到電子器件特征尺度(圖4)。

圖4 等離激元納米激光通過(guò)受激輻射放大等離激元(a)而非放大光子(b)突破光學(xué)衍射極限

2009年，國(guó)際上三個(gè)團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了等離激元納米激光(圖2(c))。其中加州大學(xué)伯克利分校張翔研究組和北京大學(xué)戴倫研究組合作，實(shí)現(xiàn)了基于一維半導(dǎo)體納米線—絕緣體—金屬結(jié)構(gòu)的等離激元納米激光(圖5(a))[33]；埃因霍溫理工大學(xué)M. T. Hill研究組與亞利桑那州立大學(xué)寧存政研究組等合作，實(shí)現(xiàn)了基于金屬—半導(dǎo)體—金屬三層平板結(jié)構(gòu)的等離激元納米激光(圖5(b))[34]；諾?？酥萘⒋髮W(xué)M. A. Noginov研究組與普渡大學(xué)V. M. Shalaev研究組等合作，實(shí)現(xiàn)了基于局域表面等離激元共振的金屬核—內(nèi)嵌增益介質(zhì)殼的核—?dú)そY(jié)構(gòu)的等離激元納米激光(圖5(c))[35]。2011年，張翔研究組報(bào)導(dǎo)了室溫半導(dǎo)體等離激元納米激光[36]。如今，光場(chǎng)限制從一維到三維、激射波長(zhǎng)從紫外到近紅外的各類(lèi)型等離激元納米激光及其陣列被美國(guó)、中國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)的科研機(jī)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)上成功實(shí)現(xiàn)。對(duì)于納米激光近年來(lái)的發(fā)展有許多優(yōu)秀而全面的綜述，可參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[37—51]。

圖5 2009年首次實(shí)現(xiàn)的等離激元納米激光所采用的共振腔模式 (a)納米線—絕緣體—金屬間隙等離激元模式[33]；(b)金屬—半導(dǎo)體—金屬三層平板結(jié)構(gòu)等離激元模式[34]；(c)金屬核—內(nèi)嵌增益介質(zhì)殼的核—?dú)そY(jié)構(gòu)等離激元模式[35]。其中，左側(cè)是三維結(jié)構(gòu)示意圖，右側(cè)是亞衍射極限模式場(chǎng)分布圖

03

等離激元效應(yīng)能否提高激光性能？

等離激元效應(yīng)通過(guò)耦合光場(chǎng)與自由電子振蕩可以實(shí)現(xiàn)突破光學(xué)衍射極限的光場(chǎng)限制，然而其利用的自由電子振蕩會(huì)伴隨著金屬吸收損耗。因此，等離激元效應(yīng)能否在將激光體積變小的同時(shí)提高其性能是這一領(lǐng)域所必須回答的核心科學(xué)問(wèn)題。

2017年，一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)工作確證了在衍射極限附近及更小特征尺度下，等離激元效應(yīng)可以全方面提高激光性能[52]。實(shí)驗(yàn)對(duì)約100余組等離激元納米激光進(jìn)行了系統(tǒng)研究，給出了等離激元納米激光各關(guān)鍵性能指標(biāo)隨尺寸變化的規(guī)律，并進(jìn)一步將獲得的特性規(guī)律與約100余組光學(xué)模式納米激光對(duì)照樣品進(jìn)行對(duì)比，證明了等離激元效應(yīng)可以使激光同時(shí)具有更小的物理尺寸、更快的調(diào)制速度、更低的閾值與功耗(圖6)。實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)的等離激元納米激光的模式體積可小至約0.01 λ3(λ為激光波長(zhǎng))，比無(wú)等離激元效應(yīng)的光學(xué)模式激光小約一個(gè)量級(jí)；同時(shí)其功耗與光學(xué)模式激光不同，可持續(xù)隨其體積變??；在相同閾值情況下等離激元納米激光具有更快的輻射速率，顯示其具有更快的調(diào)制速率。

圖6 200余組器件與對(duì)照樣品系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)證明，在衍射極限附近及更小特征尺度下，等離激元效應(yīng)可以全方面提高激光性能[52] (a)等離激元納米激光結(jié)構(gòu)示意圖(上)、模式場(chǎng)分布頂視圖(中)和邊視圖(下)；(b)光學(xué)模式納米激光結(jié)構(gòu)示意圖(上)、模式場(chǎng)分布頂視圖(中)和邊視圖(下)，可以看到，(a)圖中的光場(chǎng)分布比(b)圖中的光場(chǎng)分布在空間上更局域；(c)等離激元納米激光與光學(xué)模式納米激光的增益材料厚度與體積分布圖；(d)等離激元納米激光與光學(xué)模式納米激光的閾值隨體積變化圖；(e)等離激元納米激光與光學(xué)模式納米激光的功耗隨體積變化圖；(f)等離激元納米激光與光學(xué)模式納米激光的自發(fā)輻射壽命與閾值分布圖[52]

這一實(shí)驗(yàn)解決了金屬等離激元效應(yīng)能否提高激光性能這一納米光學(xué)領(lǐng)域長(zhǎng)期懸而未決的問(wèn)題，揭示了等離激元納米激光在衍射極限下相較于光學(xué)激光的優(yōu)勢(shì)，為激光的進(jìn)一步微型化鋪平了道路[53]。

簡(jiǎn)而言之，相較于光學(xué)模式納米激光，等離激元納米激光的腔損耗部分多出了金屬吸收損耗，但是，由于等離激元效應(yīng)的強(qiáng)光場(chǎng)限制，其輻射損耗可以比光學(xué)模式納米激光小得多，因此，等離激元納米激光的總的腔損耗可以小于光學(xué)模式納米激光。通過(guò)激射模式中維持一個(gè)光子的激光激射的量子閾值定義，等離激元納米激光中寄生性金屬吸收損耗引起的閾值功耗(Pmetal)可以通過(guò)Pmetal=γmetal?hv來(lái)估算，其中hv是納米激光發(fā)射的單個(gè)光子的能量。一般的金屬損耗速率約為1013—1014每秒，假設(shè)發(fā)射的光子能量hv為1 eV，我們可以得到等離激元金屬損耗所對(duì)應(yīng)的功耗僅約為1—10 μW[54]。

04

納米激光應(yīng)用

納米激光可以在頻率、空間和時(shí)間維度同時(shí)局域光場(chǎng)，因而具有小體積、低功耗、高速率、高功率密度等特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)通訊、芯片上光互連、傳感探測(cè)、生物醫(yī)療和超分辨成像等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用(圖7)[45]。

圖7 納米激光優(yōu)勢(shì)特性和相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域[45]

在數(shù)據(jù)通訊和光互連領(lǐng)域，納米激光能夠進(jìn)一步縮減激光尺寸，從而降低功耗，提高集成度和調(diào)制速度，幫助解決數(shù)據(jù)傳輸不斷增長(zhǎng)的能耗問(wèn)題和芯片上光互連缺乏片上光源的“瓶頸”問(wèn)題[45]。

在傳感探測(cè)領(lǐng)域，激射增強(qiáng)等離激元共振(lasing enhanced surface plasmon resonance，LESPR)可以大幅增強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用，在近場(chǎng)譜學(xué)、傳感探測(cè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景[55]。等離激元共振(surface plasmon resonance，SPR)探測(cè)器是表征和量化生物分子相互作用的重要工具，是應(yīng)用最為廣泛的光學(xué)生物傳感器之一。激射增強(qiáng)等離激元共振探測(cè)器在具有極小模式體積的同時(shí)，通過(guò)增益補(bǔ)償?shù)入x激元共振探測(cè)器中的損耗，進(jìn)一步提高傳感探測(cè)的靈敏度。例如在爆炸物分子探測(cè)中，激射增強(qiáng)等離激元共振探測(cè)器的探測(cè)靈敏度可以超過(guò)1 PPB(part per billion)[56]。

在生物醫(yī)療領(lǐng)域，等離激元激光可以被活細(xì)胞兼容，從而作為細(xì)胞內(nèi)原位光源對(duì)細(xì)胞進(jìn)行示蹤或成像診斷[57，58]。更進(jìn)一步，可以利用等離激元激光在激射時(shí)產(chǎn)生的熱量，使激光周?chē)a(chǎn)生蒸汽泡，進(jìn)而對(duì)細(xì)胞進(jìn)行殺傷，這一特點(diǎn)可以用于癌細(xì)胞的清除[57]。

在超分辨成像領(lǐng)域，等離激元納米激光的受激輻射有望替代熒光分子的自發(fā)輻射，從而避免熒光分子的淬滅和光通量不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高通量快速實(shí)時(shí)超分辨光學(xué)成像[59]。此外，激光激射線寬遠(yuǎn)小于熒光分子的熒光線寬，為多通道超分辨光學(xué)成像提供了便利。

納米激光的模式工程可以按需產(chǎn)生特定光場(chǎng)，比如渦旋激光、拓?fù)浼す?、魔角激光、奇異點(diǎn)激光等。通過(guò)近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)耦合，我們可以將納米激光進(jìn)行相位鎖定，甚至可以控制每個(gè)納米激光的偏振、相位和強(qiáng)度，這種協(xié)同本征模式工程可以實(shí)現(xiàn)對(duì)宏觀激光場(chǎng)的前所未有的控制，從而催生一系列新型激光。

05

總結(jié)與展望

激光的微型化之路還將繼續(xù)，以探索光場(chǎng)局域的極限及相關(guān)光與物質(zhì)相互作用的物理原理。在應(yīng)用層面上，實(shí)現(xiàn)納米激光驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)通訊和光電集成芯片仍是這一領(lǐng)域核心的研究目標(biāo)。達(dá)成這一目標(biāo)需要實(shí)現(xiàn)室溫、電注入納米激光，并將其與光纖或者片上波導(dǎo)高效耦合。納米激光在近場(chǎng)譜學(xué)、傳感探測(cè)、醫(yī)療診斷和超分辨成像等領(lǐng)域的應(yīng)用可能更易實(shí)現(xiàn)。這些方面的應(yīng)用沒(méi)有電注入等苛刻的微納加工和材料調(diào)控的限制，只需將納米激光按照具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行激射波長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)構(gòu)型等優(yōu)化，以與具體應(yīng)用系統(tǒng)兼容。納米激光陣列及其遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)用是一個(gè)引人注目的新興領(lǐng)域，不僅有望實(shí)現(xiàn)高功率單模半導(dǎo)體激光，還可以按需定制激射光場(chǎng)以滿足不同應(yīng)用需求。

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