1 工作简介

         ——兆瓦级峰值功率胶体半导体量子点激光器

激光器输出功率是决定其应用前景的关键因素。胶体半导体量子点凭借其宽谱带可调谐和溶液加工特性，被视为极具潜力的激光介质。然而，其固有的低功率发射特性限制了实际应用。

在此背景下，南京理工大学、南京邮电大学、东北师范大学和厦门大学等单位的研究团队联合攻关，通过量子点激光器架构设计，实现了兆瓦级峰值功率的重大突破。相关成果以“Unlocking megawatt-peak-power laser emission with colloidal quantum dots”为题发表在Science Advances。

该成果源于将具有优异增益特性的量子点与种子放大激光结构相结合，利用量子点的窄发射线宽与高双激子结合能产生协同效应，在亚单激子阈值条件下实现增强型增益性能，并获得高饱和增益截面。基于此，采用利特曼-梅特卡夫谐振腔设计，不仅实现了连续可调谐激光发射，其同步放大输出功率更达到兆瓦量级。该高功率量子点激光器展现出优异的空间相干性、线性偏振特性和运行稳定性。

这种量子点激光器可覆盖576-597 nm的“黄色光谱间隙”，在医疗诊断、实验研究、钠导星天文观测等领域具有重要应用潜力。其高功率、宽调谐、高稳定性等特点，有望替代传统染料激光器，成为新一代低成本、高性能的相干光源。

图1.（a）量子点激光结构示意图。（b）量子点种子光输出谱图。(c) 量子点激光放大器输出谱图。（d）量子点激光光斑特性。（e）量子点输出脉冲谱图。

2 主要作者简介

通讯作者

王跃，南京理工大学材料科学与工程学院/格莱特研究院，教授。

研究方向为先进激光器件和激光光谱，以第一/通讯作者在Science Advances、Advanced Materials（7篇）、Applied Physics Reviews（1篇）、Nano Letters（6篇）、Laser Photonics Reviews（6篇）、Physical Review系列（2篇）等期刊上发表论文60篇，引用9700余次（Google Scholar），主持国家重大专项课题和国家自然科学基金面上项目等国家级项目。

通讯作者

任银娟，南京邮电大学理学院副教授。

本科毕业于四川大学，博士毕业于新加坡国立大学。研究方向为新型半导体激光器和超快光谱，以第一/通讯作者在Science Advances、Advanced Materials、Laser Photonics Reviews、ACS Photonics等期刊上发表论文30篇，主持国家自然科学基金青年项目和江苏省自然科学基金青年项目等国家和省部级项目。

3 原文传递

https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.aea8326