微腔中超表面可调谐激光偏振

       微激光器因其卓越的可调谐性和极具潜力的小型化光源而引起人们的广泛关注。微激光器的发展已经证明了其在激光方向、发射波长、手性和偏振等方面操纵激光特性的可能性，其中，操纵激光偏振态的能力是基础，但在偏振敏感成像、圆二色光谱等许多应用中至关重要。从原理上讲，受激发射光子在光腔内来回运动形成驻波，然后到达激光振荡。由于受激发射的相干特性，受激光子只能激发具有相同偏振态的新光子。因此，激光输出的偏振状态完全由初始泵浦激光偏振决定。随着激光的规模越来越小，下降到微米和纳米级，调整激光偏振已成为一个关键的挑战。多年来，科学家们一直在研究在微观到纳米尺度光学上操纵激光偏振的方法。传统方法利用线偏振器、四分之一波片(QWP)、半波片(HWP)等外部光学元件来控制激光发射的偏振状态。设计微/纳米结构或材料的光学特性是另一个被广泛接受的操纵激光偏振的概念，例如，通过微激光器件的外部或表面结构控制激光偏振。然而，通过光子在光学微腔内的往返行程来操纵激光偏振仍然是难以捉摸的。

       近日，Yu-Cheng Chen团队联合Pin Chieh Wu团队报道了一种基于超表面的激光偏振操纵策略，通过限制在有源光学腔内的光子往返。研究了微腔内超表面和光-超原子相互作用在激发发射过程中的作用。利用法布里-珀罗光流控微腔产生的强光反馈，放大了光-超原子之间的相互作用，产生了高纯度和可控性的偏振激光发射。此外，根据超表面结构取向的不同，微腔内源处激光发射的偏振态可以被主动调制为线偏振或椭圆偏振。超表面嵌入微激光腔的概念可以通过设计超表面的结构来控制不同的激光功能，如手性和涡旋光束。相关研究工作发表在《Optica》上。（丁雷）

      文章链接：Zhiyi Yuan,et al. metasurface-tunable lasing polarizations in a microcavity.Optica(2023). https://doi.org/10.1364/OPTICA.478616.