过去，若让激光按照我们需要的方式发光（比如聚焦、变换图案等）， 需要在激光器外加一些又大又复杂的光学元件。你能想象仅靠百纳米厚的一只小薄片，就能替代激光器和镜片吗？
       近日，哈工大深圳校区宋清海、肖淑敏教授团队在激光技术领域取得重要突破，研究成果以《具有任意形状发射波前的元激光器》为题，发表在《自然》上。
       该成果实现了激光波前形态的自由调控，开创性地推动了激光技术从“固定模斑”向“自由定制”的跨越，大幅提升了激光在通信、计算、感知、成像等领域的应用潜力。

据悉，科研团队提出新型超表面激光系统，其核心结构为具有偏心孔洞的氮化硅纳米柱，呈正方晶格排列。
       其中，偏心孔洞的转动将使每个氮化硅纳米柱中的局部电偶极矩及其辐射的偏振方向旋转，从而引入几何相位。由于该几何相位与激光谐振模式的动力学相位解耦，因此激光发射波前则完全由各纳米柱中的孔洞旋转角度决定。
       根据上述机制，研究团队设计和制备出具有不同几何相位分布的超表面激光器，并验证激光输出可具有不同的发射波前。
       实验中，激光光束形状可人为调整为聚焦光斑、焦线、涡旋光束甚至全息图案。此外，该新型激光器还具有极低的散斑噪声。
       另悉，该研究将传统“激光+光学”架构压缩为单层纳米光子结构，并在全息领域首次实现消除散斑噪声而不影响图像质量，这一突破有望重新定义相干光源的生成与应用方式，其物理概念和技术方案可在未来进一步扩展至其他纳米光子器件。
       哈工大深圳校区为论文第一完成单位和通讯单位。深圳校区博士后曾益轩和博士研究生沙新博、张弛为论文第一作者。深圳校区宋清海、肖淑敏教授，鹏城实验室余少华院士，澳大利亚国立大学尤里·基夫沙尔（Yuri Kivshar）教授为论文通讯作者。
       该研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市基础研究项目、中央高校基本科研业务费和新基石科学基金会等项目支持。