2026年7月28日——来自斯科尔科沃科学技术学院的研究人员，与N.D.泽林斯基有机化学研究所和西湖大学的同事合作，通过实验证明了极化激元激光器的工作模式如何随着腔体厚度的逐渐增加而改变。研究团队利用有机共聚物MeLPPP，在可见光谱范围内展示了同一结构内强耦合与弱耦合模式之间的平滑过渡。这项研究为开发超快光学晶体管和室温相干光源开辟了新的可能性。该研究得到了俄罗斯科学基金会（项目编号№ 25-72-00149）的支持，研究成果已发表在《纳米光子学》期刊上。

极化激元是一种光与物质混合的准粒子，由光子与半导体结构相互作用而形成。当样品中的极化激元达到临界密度时，它们的波函数会同步，准粒子会弛豫到最低能态，形成极化激元凝聚体——一种相干的宏观状态和相干光源。极化激元凝聚过程为全新基础性的纳米级激光器铺平了道路，这类激光器具有低激活阈值，且不需要介质中的粒子数反转。

极化激元的存在需要一种薄型微腔，在这种结构中，光子与半导体之间的相互作用频率极高，以至于光和物质作为一个整体展现出它们的属性——一种具有确定能量和动量的新准粒子。这种光-物质相互作用模式被称为强耦合模式。该研究展示了一种具有可变厚度的微腔制造技术，使其能够观察到从伴随极化激元凝聚体形成的强耦合模式，到结构作为带有粒子数反转的传统激光器运作的弱耦合模式之间的平滑过渡。

“我们开发了一种形成微腔的新方法，”该研究的作者之一、斯科尔科沃光子学中心初级研究工程师亚历山大·阿夫尔琴科表示。“与传统的制造方法不同，我们创建了一种特殊结构：我们将一层仅180纳米厚的特殊MeLPPP聚合物沉积在布拉格反射镜上，然后在顶部加上第二面反射镜，形成一种带有空气间隙的非对称开放式几何结构。”关键之处在于使用了局部压缩技术，这使得微腔的厚度可以被精确调节。“这使我们能够详细研究激光器内部的物理过程，”这位科学家解释称。

这种独特的技术使研究人员能够实时观察激光器的运行。利用超快飞秒激光脉冲，研究团队发现激光器在不同工作模式下的激射阈值相差超过一个数量级。“我们特别关注聚合物分子的振动及其对光产生的影响，”斯科尔科沃科学技术学院物理学项目的博士生格里戈里·伊万诺夫补充道。“我们成功捕捉到，当极化激元的能量与聚合物的振动共振峰一致时，激射阈值会降低。”

所提出的结构可以为无需低温冷却即可工作的光学逻辑元件和超快开关奠定基础。展望未来，具有低激射阈值的紧凑型极化激元激光器可以集成到电信电路和高灵敏度的生物医学传感器中。