拓撲激光器（TL）運用拓撲光學原理打造，具備穩(wěn)定性強的單模特性，被視為新型光電集成芯片的優(yōu)質(zhì)光源。

近期，中科院半導體研究所劉峰奇研究團隊在電泵浦拓撲激光器研發(fā)領(lǐng)域取得最新突破：成功引入表面金屬狄拉克拓撲腔（SMDC）設(shè)計。

此設(shè)計將拓撲腔體置于表面金屬層，保護了有源區(qū)的完整性，為實現(xiàn)高功率輸出提供充足增益，成功破解了電泵浦拓撲激光器功率受限的難題；同時，利用SMDC與有源區(qū)的緊密耦合效應(yīng)，在低有效折射率差環(huán)境下，通過優(yōu)化吸收邊及拓撲腔參數(shù)設(shè)計，實現(xiàn)了穩(wěn)定的拓撲帶間模式（Jackiw-Rossi零能模）運行，并在多種結(jié)構(gòu)參數(shù)的拓撲激光器中驗證了這一點。

由于SMDC設(shè)計未對有源區(qū)造成損害，且SMDC結(jié)構(gòu)具有較高的面輻射效率，該器件實現(xiàn)了高達150毫瓦的單模面發(fā)射峰值功率（如圖2所示）。

此外，該器件具備渦旋偏振遠場，通過引入相位調(diào)制，在維持拓撲激光器渦旋偏振特性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了遠場對稱性可調(diào)，堪稱理想的片上渦旋偏振光源。

這項研究成果為高性能電泵浦拓撲激光器提供了全新思路，對推動其發(fā)展和應(yīng)用極具價值。

該成果論文于5月24日發(fā)表于頂尖學術(shù)期刊《自然-通訊》，由半導體所博士生劉俊鴻和博士生許云飛擔任共同第一作者，劉峰奇研究員、翟慎強研究員、張錦川研究員和北京量子信息科學研究院陸全勇研究員為共同通訊作者。科研項目得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃以及中國科學院青年促進會等機構(gòu)的支持。