集成納米激光器因其在從光學(xué)信息處理和通信到醫(yī)療治療等眾多應(yīng)用中的重要作用，幾十年來一直備受關(guān)注。盡管納米激光器的偏振、軌道角動(dòng)量和指向性已成功得到操控，但其激光波前和輻射特性卻無法隨意定制。通常需要更多的光學(xué)元件來進(jìn)一步改變激光特性，這使得激光系統(tǒng)體積龐大，并且不可避免地受到斑點(diǎn)噪聲的限制。
2025 年 7 月 9 日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）宋清海教授、肖淑敏教授及鵬程實(shí)驗(yàn)室余少華院士作為共同通訊作者，在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Metalasers with arbitrarily shaped wavefront的研究。
該研究提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型激光器--超表面激光器（metalaser），豐富了我們對(duì)激光器的認(rèn)識(shí)，并提升了其在各種光學(xué)和光子學(xué)應(yīng)用中的性能。
在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型激光器--超表面激光器（metalaser），通過利用介質(zhì)諧振超表面的局部和非局部響應(yīng)之間的相互作用來實(shí)現(xiàn)。
平面結(jié)構(gòu)中元原子之間的非局域相互作用限制了激光模式，而局域變化的偶極矩則精確地塑造了光束波前。因此，超表面激光器的發(fā)射可以直接具有任何所需的輪廓，包括焦點(diǎn)、焦線、矢量光束、渦旋光束甚至全息圖。值得注意的是，超表面激光器的散射波不像激光模式那樣經(jīng)歷共振放大，其強(qiáng)度要弱好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，在超表面激光全息圖中，散斑噪聲變得可忽略不計(jì)，為傳統(tǒng)激光全息圖的散斑噪聲問題提供了一個(gè)可行的解決方案。
總的來說，這一發(fā)現(xiàn)豐富了我們對(duì)激光器的認(rèn)識(shí)，并提升了其在各種光學(xué)和光子學(xué)應(yīng)用中的性能。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09275-6
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