隨著數據流量的爆炸性增長，市場極度渴求出現能將各種光學組件組合在單個(ge) 芯片上的混合光子集成電路。

矽是用於(yu) 光子集成電路（PIC）的出色材料，但在矽中實現高性能激光源仍然具有挑戰性。矽上III–V量子點（QD）激光器的單片集成被認為(wei) 是解決(jue) 這一問題的一種很有前景的策略。

然而，大多數現有的QD微腔激光器對腔體(ti) 的變化非常敏感，這從(cong) 根本上限製了QD微腔激光器的性能。

據《fun88网页下载》了解，近日，在《Light: Science & Applications 》雜誌上發表的一篇題為(wei) 《Room-temperature continuous-wave topological Dirac-vortex microcavity lasers on silicon》的新論文中，香港中文大學孫賢開教授、香港中文大學（深圳）的張昭宇教授和英國倫(lun) 敦大學學院的陳思銘博士領導的科學家團隊，通過實驗證明了在同軸矽基上單片生長的InAs/InGaAs QD材料在電信波長下的室溫連續波狄拉克渦旋拓撲激光器，在激光技術方麵取得了突破。

a、在矽基上外延生長的狄拉克渦旋拓撲激光器的概念圖。光子晶體(ti) 結構被定義(yi) 在有源層中，並通過部分去除犧牲層來懸浮。b、所實現的拓撲狄拉克渦旋光子晶體(ti) 腔的傾(qing) 斜視圖掃描電子顯微鏡圖像。比例尺：500 nm。c、包含四堆疊InAs/InGaAs QD層的有源層的橫截麵明場透射電子顯微鏡圖像。

據悉，該激光器具有拓撲穩健性從(cong) 而不受外來缺陷和腔體(ti) 尺寸變化的影響，這有望革新芯片上CMOS兼容的光子和光電子係統的技術。這一突破或為(wei) 具有拓撲穩健性與(yu) 多功能性的下一代矽基PIC鋪平道路。

狄拉克渦旋態是超導體(ti) 電子係統中著名的馬約拉納費米子（所謂的“天使粒子”）的數學模擬物，最近被發現是一種對經典波進行緊密和魯棒限製的新策略。這種方法具有顯著的優(you) 勢，例如比大多數現有光學腔更大的自由光譜範圍，這使其成為(wei) 實現單模表麵發射激光器的理想選擇。

研究團隊利用拓撲絕緣體(ti) 中的輔助軌道自由度設計並製造了狄拉克渦旋光子晶體(ti) 激光器。通過這種方式，他們(men) 能夠控製狄拉克渦旋腔的近場，以獲得線性偏振的遠場發射。然後，他們(men) 在室溫下連續波光泵浦下觀察到這些腔的垂直激光發射。

狄拉克渦旋拓撲激光器的實驗表征。a，狄拉克渦旋激光器的微區熒光光譜隨泵浦功率的變化。b，微區熒光光譜強度（紫色點）和線寬（橙色方塊）隨泵浦強度的變化。c，當泵浦強度為(wei) 0.395 kW cm⁻²時測得的微區熒光光譜。d，激光波長（紫色點）隨泵浦強度的變化。e，不同狄拉克渦旋激光器的激光光譜，表明可以實現1300–1370 nm波長範圍內(nei) 的精確調控。

狄拉克渦旋QD激光器的這一突破性成就不僅(jin) 有望成為(wei) 下一代矽基光子集成電路的片上光源，而且為(wei) 探索非厄米性特性、玻色子非線性和量子電動力學等拓撲現象打開了大門。這可能會(hui) 導致光電子領域的重大進步，並為(wei) 更高效、更強大的通信技術鋪平道路。