在数据传输中的空间可区分通道，光学矢量涡旋光束提供了额外的自由度。尽管已经报道了几种携带拓扑奇点的相干光源，但开发一种超小、高质量光子纳米腔的通用策略，以用于设计产生和支持光学涡旋模式，仍然极具挑战。
近日，韩国 首尔大学（Seoul National University）Min-Soo Hwang, Ha-Reem Kim，Hong-Gyu Park等，澳大利亚国立大学（The Australian National University）Yuri Kivshar等，在Nature Photonics上发文，报道了一种波长尺度、低阈值、涡旋和反涡旋纳米激光器，并且主要在拓扑旋错topological disclination形成的C5对称光学腔。
利用紧束缚模型和光学模拟之间的相似性，设计并分析了各种光子旋错腔。这些腔中，强烈地受限独特共振模式，并表现出波长尺度的模式体积，从而在旋错几何结构中，保留拓扑电荷。在实验中，通过测量偏振分辨图像、斯托克斯参数和自干涉图样，识别了激光模式的光学涡旋。基于简单设计程序的涡旋纳米激光器，将为下一代光通信系统铺平道路。
Vortex nanolaser based on a photonic disclination cavity.
图1:光子旋错腔的设计策略。
图2: 在紧束缚方法TB计算和光学模拟中，角动量的对应关系。
图3: 在C5对称光子旋错腔中，模拟光学涡旋和反涡旋模式。
图4: 实验涡旋和反涡旋纳米激光器。
图5: 涡旋和反涡旋模态的证据。
Hwang, MS., Kim, HR., Kim, J. et al. Vortex nanolaser based on a photonic disclination cavity. Nat. Photon. (2023).
https://doi.org/10.1038/s41566-023-01338-2
https://www.nature.com/articles/s41566-023-01338-2
https://www.nature.com/articles/s41566-023-01338-2.pdf
