2021年12月,王涛在Nanomaterials上发表了题为 “Nanolasers with Feedback as Low-Coherence Illumination Sources for Speckle-Free Imaging: A Numerical Analysis of the Superthermal Emission Regime” 的研究论文。
课题组王涛老师,金潮渊教授以及法国科学研究中心尼斯物理研究所Gian Luca Lippi教授基于纳米激光器阈值过渡区低相干输出特性,通过引入外部光反馈,理论上进一步研究了光反馈对器件输出的调控。研究结果揭示了类似于放大的自发辐射过程,其光谱线宽在几个纳米范围。在特定反馈强度以及泵浦下,激光器时域脉冲表现出独立出射,进而使得光子二阶自关联g(2)(0)大于2,呈现出超热辐射特性。结合激光器内在量子噪声引起的随机性和电磁场相干相位拓扑确定性分析,研究发现纳米激光器可以用在无散斑成像领域。
纳米激光器作为一种亚微米或者纳米尺度光源,具有物理尺寸小,激射阈值低,响应速度快以及易于集成等特点。 近年来,随着各种纳米激光器的成功实现以及进一步深入研究,该类器件在片上光互联、光计算、光传感以及成像等领域开辟了新的应用前景。然而,虽然纳米激光器在某些应用方面展现了独特的优势,但是它也给我们带来了一些新的物理问题,值得我们重新去思考,比如它的激射阈值特性问题。
不同于传统宏观激光器,纳米激光器的能量输出和输入几乎呈线性增长关系,其激射阈值标志在输入-输出曲线上体现得非常模糊。那么,纳米激光器是否存在激射阈值?如何定义这一概念?这些问题引起了科研工作者的关注。课题组王涛老师近几年围绕纳米激光器激射阈值及其特性展开了系列研究,并通过时域动力学分析结合光子关联表征指出纳米激光器存在激射阈值,且从自发辐射到完全相干需要经历非常宽的过渡区。在该过渡区,纳米激光器的时域输出表现为随机脉冲。