上海理工大学光电学院庄松林、谷付星课题组在瓶子微腔方面的研究工作取得了新进展。研究团队利用空间泵浦调制，获得了超过20 dB的高边模抑制因子的回音壁微瓶腔单模激光输出，激光阈值大大降低。还实现了超过8 nm范围的单模激光波长调谐。该单模激光的实现方法简单，且不需要昂贵的组件，在可调谐单模激光、非线性光学传感等领域有潜在的应用价值。

单模激光由于其高光束质量以及光谱纯度，在各学科和技术应用中至关重要。回音壁(Whispering Gallery Mode, WGM)微谐振腔由于其高品质因子和小模式体积的特点受到了越来越多的关注。不同形状和材料制造的回音壁微腔在激光、传感和光通信等领域得到了广泛研究。但由于缺乏模式选择策略，在WGM腔中产生的激光通常是多模的。

近年来，扁长的瓶子形微腔(Bottle Microresonator, BM)得到了广泛关注，典型应用如光延迟线、腔体光力学和光频梳等。与其他形状的WGM腔（例如微盘和微球）相比，其独特点在于其中不同模式的能量场会沿其长轴方向的空间分离距离很大，这使得可以根据其轴向模式分布选择一种所需的激光模式，从而抑制所有其它激光模式。

图1 传统均匀光激发（上）和空间调制的干涉光激发（下）微腔模式增益和损耗的示意图

针对上述问题，研究团队利用高分子材料制备出瓶子微谐振腔，使用空间泵浦光干涉法来产生周期性的空间强度分布，通过调节干涉条纹间隔及其空间位置，进而调制瓶子微腔的空间增益曲线而获得单个谐振模式的激发。实验表明当干涉条纹与瓶子微腔的单个模式能量场强度分布空间高度重叠时，可以有效地实现微腔体激光模式选择和单模激光。研究团队获得了超过20 dB的高边模抑制因子的单模激光输出，且激光阈值大大降低。通过拉伸瓶子轴线可实现超过8 nm范围的单模激光波长调谐。这种实现单模激光的方法不需要复杂的制备流程和昂贵的组件，在可调谐单模激光和非线性光学传感等一系列领域有诸多潜在应用。

上述相关成果发表在Light: Science & Applications [6, e17061 (2017)]上，合作者还包括浙江大学童利民教授课题组及华东师范大学曾和平教授课题组等。该期刊在其News and Views专栏上刊发了由国际权威微纳光子学专家、OSA Fellow、Optics Letters前副编辑、英国阿斯顿大学Misha Sumetsky教授撰写的介绍文章，文章对于该成果给予了高度的评价。

论文链接: http://www.nature.com/lsa/journal/v6/n10/full/lsa201761a.html