简并带边激光器：相干光-物质相互作用的新范式

我们提出了一类基于称为简并带边（DBE）的四阶简并异常点（EPD）的新型激光器。EPD已在需要损耗和/或增益的宇称-时间对称光子结构中发现，而本文我们展示DBE是一种不同的EPD，因为它出现在无损耗且无增益的周期结构中。由于这一特性，仅需很小的增益水平即可基于四个简并Floquet-Bloch本征波的同步运作实现单频激射。这种激射方案构成了光-物质相互作用机制中的新范式，并导致了激光阈值与激光腔长度的五次方成反比这一前所未有的标度律。与具有相同加载品质（Q）因子和长度的常规带边激光器和传统激光器相比，DBE激光器具有最低的激射阈值。特别是，即使没有镜面反射器，DBE激光器的激射阈值也比具有相同长度和极高镜面反射率的均匀腔激光器低一个数量级。重要的是，这种新颖的DBE激射机制即使在远超激射阈值的泵浦率下也能强制实现模式选择性和相干单频运作，这与传统均匀腔激光器的多频特性形成对比。