近日，中山大學的研究團隊，報道了一種超低閾值連續波量子點微型連續譜光子束縛態（BIC）激光器!該新型激光器，通過在InAs/GaAs外延量子點(QD)增益膜中制造小型化的BIC腔，實現了1310 nm O波段的室溫連續BIC激光器。上述成果以“Ultra-low threshold continuous-wave quantum dot mini-BIC lasers”為題，發表在國際學術期刊《Light: Science & Applications》上。

具有超低閾值和緊湊尺寸的激光器是光子集成電路中亟需的元件，其在高性能光通信、芯片級固態激光雷達和量子信息等領域有著廣泛應用。實現這種激光器的一般方法是通過將增益材料嵌入具有高品質(Q)因子和/或小模式體積(V-mode)的小波長或亞波長尺度光學腔中來有效地捕獲光并促進光-物質相互作用。

在平面光子晶體上通過引入缺陷型光子晶體（PhC）模式或連續譜中的光子束縛態（BIC）可實現低閾值激光。其中所報道的缺陷型PhC激光器雖然具有極小的V-mode，因此具有超低閾值，但其由于對結構紊亂的敏感性而存在不穩定性。故具有拓撲穩健性的BIC激光器是最有前途的替代結構之一。然而，具有高Q因子的PhC板或光柵中的輻射BIC(準BIC)模式通常需要擴展橫向周期性結構來實現，以減少面內光泄漏，因此本質上限制了它進一步縮小尺寸。此外，BIC只能將光限制在垂直方向，使得其閾值難以進一步降低。

本工作提出了將O波段InAs/GaAs外延量子點增益材料與微型BIC腔相結合，實現了低閾值和小V-mode的連續波BIC激光器。利用微型BIC腔和量子點提供的光和載流子的三維約束，實現了小于20 μW的超低閾值和~2.5×2.5 μm2的小尺寸。