拓扑安德森随机激光器

拓扑激光器与随机激光器代表了光子学中处理无序性的两种对立策略:前者通过受保护的边缘输运抑制无序性,后者则利用多重散射实现反馈。本研究从理论上证明,这两种看似不相容的范式可通过拓扑安德森随机激光器(TARL)实现统一——在该系统中,无序性本身会诱导出可实现稳健激射的拓扑相。研究团队以平庸光子晶格为起点,证明工程化无序性可将系统驱动至拓扑安德森绝缘体态,从而产生作为边界选择性激射通道的涌现手性边缘态。值得注意的是,TARL表现出向单一边缘态的快速模式选择,在具有最大拓扑迁移率能隙的无序强度附近优化时,可产生超窄发射光谱与增强的斜率效率。与传统手性拓扑激光器偏离Kardar-Parisi-Zhang行为不同,该器件展现出类单模相干特性,同时比常规随机激光器对局域扰动具有显著更强的鲁棒性。该工作开辟了一条基于无序性实现拓扑保护单模激射的灵活路径,为构建具有高鲁棒性、高相干性的光子光源提供了全新设计原理。

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提交arXiv: 2026-03-22 15:12

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