西工大新聞網7月26日電（張旭濤）矢量光束因其在同一時刻不同空間位置處具有不同的偏振態，在超分辨成像、光鑷、大容量光互連及量子通訊中有著重要的應用潛力而被廣泛研究。傳統制備矢量光束的方式普遍需要體積龐大、結構復雜的光路系統，無法用于高密度集成的光子芯片中。通過設計構建特定結構的半導體光學腔來選擇本征模式實現矢量光束，有望極大縮小激光器的尺寸以滿足光子集成芯片不斷小型化的需求。
圖1. InGaAs/GaAs量子盤納米線矢量光束激光器。
西北工業大學柔性電子研究院面向健康的綠色柔性電子團隊的張旭濤副教授與物理科學與技術學院的甘雪濤教授、澳大利亞國立大學Jagadish教授課題組合作在ACS Nano上發表了垂直發射矢量光束的納米線激光器。利用金屬有機化學氣相沉積選區外延技術（SAE-MOCVD），研究人員在具有100 nm開孔SiO2掩膜層的GaAs(111)B襯底上生長了InGaAs/GaAs量子盤納米線。原位生長的直立納米線構成了法布里-珀羅腔，其頂部端面以及底部環形的GaAs/SiO2界面（見圖1）構成光學腔的兩個反射鏡。通過仿真設計特定尺寸“甜甜圈”狀的底部反射鏡來調制反射率，將光場局域在納米線中心的基模HE11a/b從SiO2開孔中選擇性地泄露掉，支持具有“甜甜圈”狀光場的TE01模式在納米線腔中諧振。最終，實驗上實現了垂直發射的近紅外（~ 980 nm）、單模、低閾值（~ 1 μJ/cm2per pulse）角向柱對稱偏振的矢量光束激光器。由于納米線具有亞波長橫截面，因此可以將其視為最小尺寸的矢量光束發生器。此外，將生長襯底由GaAs改為Si，該方案可以擴展到硅基平臺，有望為矢量光束納米激光器與硅基光子芯片的直接集成提供一條新的可性方案。
相關成果以“Vertical Emitting Nanowire Vector Beam Lasers”為題，發表在《美國化學會納米》(ACS Nano)上。
上述工作得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金、陜西省自然科學基礎研究計劃項目、中央高校基本科研業務費等經費的資助。
審核:（王學文）
