可视范围内的时空谱调制多模 metasurface 激光器
光学
2026-01-16 v1
摘要
谱工程化的多频率纳米激光器对于芯片光子学、 multiplexed biosensing 和显示技术具有高度需求;然而，在单一紧凑平台上实现它们仍具有挑战性。本文演示了集成于包含 Rhodamine 6G 的 SU8 slab 波导中、且因对称性破坏而产生多模激光的 TiO2 metasurface。通过共同设计引导模式共挑、瑞利异常处的表面晶格共挑以及准束态于continuum 中的准 bound 态，我们实现了与增益光谱重叠的互补高 Q 反馈路径。通过第二阶布里格衍射和瑞利异常条件实现激光发射方向的时空调制，支持正常和斜发射。实验结果显示，在约 100 nm 带宽（548-648 nm）范围内实现离散激光输出，覆盖 Rhodamine 6G 发射光谱几乎全部范围，阈值可低至 ~7 nJ/脉冲（35.7 uJ/cm^2），单设备实现最高四个并列激光峰。这些结果构筑了一个多频率且选向的 metasurface-染料平台，为紧凑型、多功能纳米光子源开辟了新机遇。
引用
@article{arxiv.2601.10546,
title = {Spatio-spectrally tailored multimode metasurface lasers in the visible range},
author = {Ayesheh Bashiri and Aleksandr Vaskin and Katsuya Tanaka and Muyi Yang and Thomas Pertsch and Isabelle Staude},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.10546},
year = {2026}
}