KAIST新型激光系统：能在室温下产生高度相互作用的量子粒子

他们的发现发表在《Nature Photonics》上，该发现可能会导致一个单一的微腔激光系统，当能量损失增加时它需要更低的阈值能量。

这个系统是由KAIST的物理学家Yong-Hoon Cho和他的同事们开发的，它涉及到通过一个由损耗调制的氮化硅衬底处理的单一六边形微腔发光。该系统设计能在室温下产生极化声子激光器，这是令人兴奋的，因为这通常需要低温。

研究人员发现这种设计的另一个独特和反直觉的特征。正常情况下，在激光操作过程中能量会损失。但在这个系统中，随着能量损失的增加，诱导激光所需的能量减少。利用这一现象可以为未来的量子光学器件开发高效、低阈值激光器。

“这个系统应用了量子物理的概念，被称为奇偶-时间反转对称，”Cho教授表示，“这是一个重要的平台，可以将能量损失用作增益。它可以用来降低经典光学器件和传感器的激光阈值能量以及量子器件和控制光的方向。”

这一平台的关键是设计和材料。六边形微腔结构将光粒子分为两种不同的模式：一种通过六边形上向的三角形，另一种通过其下向的三角形。两种模式的光粒子具有相同的能量和路径但彼此不相互作用。

然而，光粒子确实跟其他称为激子的粒子相互作用，激子是由半导体制成的六角形微腔提供。这种相互作用导致了被称为极化声子的新量子粒子的产生，然后它们相互作用产生极化声子激光器。通过控制微腔和半导体衬底之间的损耗程度会出现一个有趣的现象，即随着能量损耗的增加阈值能量变小。