After reaching a world record of 10 PW, the peak power development of the titanium-sapphire (Ti:sapphire) PW ultraintense lasers has hit a bottleneck, and it seems to be difficult to continue increasing due to the difficulty of manufacturing larger Ti:sapphire crystals and the limitation of parasitic lasing that can consume stored pump energy. Unlike coherent beam combining, coherent Ti:sapphire tiling is a viable solution for expanding Ti:sapphire crystal sizes, truncating transverse amplified spontaneous emission, suppressing parasitic lasing, and, importantly, not requiring complex space-time tiling control. A theoretical analysis of the above features and an experimental demonstration of high-quality laser amplification are reported. The results show that the addition of a 2 × 2 tiled Ti:sapphire amplifier to today’s 10 PW ultraintense laser is a viable technique to break the 10 PW limit and directly increase the highest peak power recorded by a factor of 4, further approaching the exawatt class.

柔性自发光器件是当前照明和显示领域的前沿课题。相比有机发光二极管，无机半导体具有更稳定的物理化学性质，但晶态无机薄膜不具有良好柔韧性，因此，低维纳米线阵列结构成为柔性器件研究新的突破方向。铯铅卤化物钙钛矿量子点具有高发光量子产率，将钙钛矿量子点作为荧光层分散在纳米线阵列中，可以利用钙钛矿材料的高荧光效率，实现可见波段柔性器件。首先制备了氧化锌 (ZnO)/氧化镁 (MgO)纳米线阵列异质结构，在柔性锌箔基片上构建了金属/绝缘体/半导体异质结光发射器件，实现了源自ZnO纳米线的本征紫外发射和电泵浦紫外随机激光。进而采用纳米线异质结作为短波长激发源、钙钛矿量子点作为荧光层，实现了柔性荧光型暖白光原型器件。

Micro- and nanodisk lasers have emerged as promising optical sources and probes for on-chip and free-space applications. However, the randomness in disk diameter introduced by standard nanofabrication makes it challenging to obtain deterministic wavelengths. To address this, we developed a photoelectrochemical (PEC) etching-based technique that enables us to precisely tune the lasing wavelength with subnanometer accuracy. We examined the PEC mechanism and compound semiconductor etching rate in diluted sulfuric acid solution. Using this technique, we produced microlasers on a chip and isolated particles with distinct lasing wavelengths. These precisely tuned disk lasers were then used to tag cells in culture. Our results demonstrate that this scalable technique can be used to produce groups of lasers with precise emission wavelengths for various nanophotonic and biomedical applications.

氮气分子在不同波长（中红外、近红外、紫外）强场飞秒激光的泵浦下，其分子离子在传播前向能够发出具有良好相干性的可见光波段的窄带辐射。在400 nm紫外飞秒激光的激发下，波长为428 nm和423 nm的相干辐射受到的关注较少，物理性质尚不明确。本研究对该辐射的偏振性质、气压和泵浦激光能量依赖关系进行了系统的测量。实验发现，该辐射的偏振与线偏振泵浦激光的偏振态保持一致，辐射强度随着气压和泵浦激光能量呈现出非线性的增加。利用基于密度矩阵的强场电离和能级耦合模型，对氮气分子在强场中的电离和相关离子能级在强场作用下的耦合进行了数值模拟研究。结果表明，在较大的激光强度范围内，氮气离子上能级 $ {\mathrm{B}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{u}}^{+} $和其离子基态 $ {\mathrm{X}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{g}}^{+} $之间，对应428 nm和423 nm的振动态之间总是能够形成粒子数反转，而且该反转对于激光参数具有鲁棒性，与实验观测结果一致。

由强场中红外飞秒脉冲泵浦的氮离子能够以自由感应衰变（FID）的形式发出相干的前向辐射，该FID辐射可以被随后的800 nm飞秒脉冲有效抑制。这种擦除效应是对微弱FID辐射进行时间表征的独特工具，特别是在FID辐射与泵浦脉冲的谐波在频域重叠的情况下。基于密度矩阵与麦克斯韦方程的数值模拟结果，认为擦除效应主要是由于800 nm脉冲直接引发氮离子B态和A态相干性的变化，该变化进一步与800 nm脉冲耦合作用，引起了B态和X态之间相干性的减小，从而导致对应的391.4 辐射的减弱。

垂直外腔面发射激光器（Vertical external cavity surface emitting laser，VECSEL）的侧向激射是制约其高性能工作的关键。我们设计了室温下量子阱增益峰与表面腔模大失配（30 nm）的增益芯片结构，并证实该结构可以有效抑制泵浦功率增加时VECSEL的侧向激射增强问题。增益芯片基底温度为20 ℃时，VECSEL正向激射波长位于980 nm，侧向激射波长位于950 nm，当泵浦功率逐步增加时，侧向激射强度随着正向激射的出现而迅速降低。这是因为激光正向激射时量子阱的受激辐射能级与正向激射激光模式匹配，正向激射的激光模式可以获取更高的模式增益，在与侧向模式的竞争中处于优势地位。当基底温度控制在0 ℃与10 ℃时，量子阱本征增益峰值与表面腔模失配度增大，此时VECSEL仍然表现出稳定的侧向激射抑制效果。

对于传统的Fabry-Perot腔激光器，光子在增益介质中沿任意方向传播。在腔内，只有沿着腔的轴线来回震荡的光子，达到一定的阈值后可以产生激射效应。然而，对于入射方向偏离反射镜腔壁的光子将从腔中耗散出去，从而使得激射效率较低。为了解决上述激光器所面临的缺陷，利用等效折射率为负1的负折射材料和零折射率材料组成一个双层结构作为Fabry-Pérot腔壁。对于此腔，以不同路径入射于腔壁的光子，都可以重新汇聚到原子所在的位置。经过多次正反馈，最终以垂直于腔壁的方向辐射出去，避免了光子在偏离激射方向上的耗散。此外，该腔的聚焦效应与准直效应与原子位置无关。随后，通过二维光子晶体分别实现了由0与-1等效折射率光子晶体组成的反射壁，当在腔中引入增益材料时，可以观察到明显的激射行为。与单个零折射率材料构成的腔相比，该腔的阈值更低，发射强度更大，从而提高了激射的效率。

可溶液法制备的钙钛矿拥有优异的光学、电学性能，是一类极具潜力的电泵浦激光增益介质。近年来，基于钙钛矿材料的室温连续光泵浦激光以及大电流电致发光器件陆续被报道，在通向钙钛矿电泵浦激光的研究上取得了可喜进展，本文以此为主题展开综述。首先，介绍了钙钛矿材料实现电泵浦激光的优势。接着，梳理了现阶段通向钙钛矿电泵浦激光的两大问题，即非辐射复合损耗高和热效应严重，同时给出了改善这两大问题可采取的一些有效策略。然后，给出了电荷注入平衡化、降低光学损耗、促进粒子数反转等补充手段，它们有力推动了通向钙钛矿电泵浦激光研究向前发展。此外，还介绍了钙钛矿表面等离激元激光、钙钛矿激子极化激元激光等有望实现低阈值钙钛矿电泵浦激光的新机制。最后，总结全文，并对电泵浦钙钛矿激光未来研究做出了展望。

报道了利用垂直外腔面发射激光器（Vertical external cavity surface emitting laser，VECSEL）的增益谱与腔模的大失配设计实现VECSEL双波长同时激射的方法，设计了稳定的振荡腔结构，理论预测了这种VECSEL的三种工作状态并进行了实验验证。随着VECSEL泵浦功率增加，增益芯片内部工作温度逐步升高，VECSEL依次出现带边波长激射、双波长激射及腔模波长激射三种工作状态。最初VECSEL的激射波长位于带边模式决定的激光波长（952.7 nm），随着泵浦功率增加，增益芯片热效应增强，腔模波长与带边波长出现模式竞争，此后出现双波长激射现象。双波长峰值强度接近时VECSEL激光输出功率达到359 mW，激光波长分别位于954.2 nm和1 001.2 nm，在该位置附近VECSEL的输出功率曲线呈现明显的二次阈值现象。当泵浦功率持续增加，激光输出波长变为腔模波长激射，激光波长位于1 002.4 nm。在单波长及双波长工作状态下VECSEL的光斑形貌均为高斯形貌的圆形对称激光光束，激光光束发散角半角由5.7°增加到7.9°。这种单芯片双波长输出VECSEL方案未来在抗干扰激光雷达以及频率转换太赫兹激光等方面有着很好的应用潜力。