集體(ti) 振蕩是多個(ge) 獨立諧振體(ti) 在相互作用下共同形成整體(ti) 振蕩的現象，其整體(ti) 的諧振特性與(yu) 單個(ge) 諧振體(ti) 存在著顯著差異，體(ti) 現了諾貝爾物理學獎得主P. W. Anderson先生所述“多即不同”（more is different）的觀點。集成振蕩現象在光子、等離激元、量子等體(ti) 係廣泛存在，一般用實空間中相互作用的諧振體(ti) 係來構造。然而，考慮到實空間和動量空間的傅裏葉對偶性（Fourier Duality），集體(ti) 震蕩有望在動量空間中引入相互作用來實現。2025年7月1日，北京大學電子學院彭超團隊聯合中國科學院半導體(ti) 研究所鄭婉華院士團隊和澳大利亞(ya) 國立大學Yuri Kivshar院士團隊在Nature Nanotechnology發表了一項創新成果，觀測到了由邊界動量散射誘導的集體(ti) 導模共振（collective guided resonance，CGR）現象，並利用非對稱泵浦破缺鏡麵對稱性，成功實現了手性激光發射。

圖1 集體(ti) 導模共振

研究團隊從(cong) 實空間與(yu) 動量空間的傅裏葉對偶性出發，設計了一種圓形邊界的有源光子晶體(ti) 。在圓形邊界散射效應作用下，原本獨立傳(chuan) 播的多個(ge) 光子晶體(ti) 導模發生各向同性耦合，進而形成二重簡並的集體(ti) 導模共振態（collective guided resonances，CGRs）。在保持鏡麵對稱下，兩(liang) 個(ge) 簡並模式攜帶相反的手性渦旋。進一步，團隊利用非對稱泵浦技術破缺手性對稱性，實現了手性渦旋激光的單模激射。團隊成功觀測了實空間中心處強度為(wei) 零的渦旋光束，並通過偏振分布及自幹涉測量證實渦旋中心處純粹相位奇點，體(ti) 現為(wei) 自幹涉條紋呈現為(wei) 一對朝向相反的“叉”（fork）型圖案。上述結果證實了激光光束攜帶非零的手性軌道角動量。

圖2 集體(ti) 導模共振模式原理

圖3 手性渦旋激射特征

該研究解析了一類獨特的動量空間整體(ti) 振蕩現象，為(wei) “多即不同”這一著名論斷提供了又一實例，同時也為(wei) 構造實用的片上渦旋激光器提供了新方法。

北京大學電子學院博士生陳燁、中國科學院半導體(ti) 研究所青年研究員王明金為(wei) 共同第一作者，鄭婉華、Yuri Kivshar、彭超為(wei) 共同通訊作者。該工作得到科技部重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的支持。