目前，随着社会经济和相关技术的发展，物联网（IoT）、人工智能（AI）、5G/6G光网络以及量子技术已经逐渐走入我们的日常生活当中。而这些技术能实现的前提便是需要一个理想的激光源来以超快的速度执行各种复杂的任务。为了实现这种高性能的激光器，研究人员将目光聚焦在了量子点（QD）、量子阱（QW）和量子短线（QDash）等低维半导体纳米结构领域。
近日，法国巴黎理工学院的Frédéric Grillot等人对近期的纳米结构激光器进行了回顾和总结，证明了基于纳米结构激光器的重要性，并强调了这些光子器件对工业和社会的影响，其相关内容已经发表在Light Science & Application中。
图 量子点激光器输出特性示意图
在文中，作者对QD和QDash激光器中的发现进行了回顾，并研究了材料与特性之间的关系。
窄线宽
由于QD和QDash激光器具有低粒子束反转、低自发辐射噪声和低线宽的特性，使得它们在相干通信、光原子钟、频率合成、高分辨率光谱和分布式传感系统等低噪声领域中具有巨大的潜在应用价值。
片上集成
由于光子芯片上多个光电子元件的高度集成，硅上异构集成的混合半导体激光器对反射较为敏感。而外延QD激光器不仅对晶体缺陷具有出色的耐受性，且在激光器性能方面具有独特的优势，这是QW等其他激光器无法比拟的。
此外，量子点激光器的另一个独特之处在于它们具有较大的光学非线性和快速的响应速度。比如通过使用单节量子点激光器，可以实现足够的四波混合转换效率，并被证明具有亚皮秒脉冲持续时间和kHz频率梳线宽的自锁模特性。
最后，作者还对其前景进行了探讨：“未来可以将它们部署在绝大部分的量子技术中，例如用于替代散粒噪声受限的激光源以用于计量学、光谱学和任何精密测量中。此外，在依赖纠缠光子的量子密钥分配中，需要大的压缩带宽来实现高速数据传输。根据本文报告的结果，科学家、研究人员和工程师可以在将自组装纳米结构用于从基于硅的集成技术到量子信息系统的应用中做出明智的判断。”
本文由光电汇编辑王越根据phys.org内容编译整理，如需转载请注明。
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