您当前浏览器版本过低，为了不影响您的使用，建议您使用最新的谷歌浏览器、火狐浏览器、 360浏览器，更换浏览器后使用更流畅！（注意！双核浏览器请切换为极速模式）
400-607-9388
首页 学术头条 研究前沿 期刊观察 文章详情

科研伉俪！哈尔滨工业大学（深圳），最新Nature！

2025-07-14
7526

艾思科蓝官网-版头.gif


集成纳米激光器，因其在光信息处理、通信及医学治疗等诸多领域中的关键作用，已被持续研究数十年。

尽管目前已能成功调控纳米激光器的偏振态、轨道角动量以及方向性，但其激光波前和辐射特性仍难以按需定制。
通常需要引入额外的光学元件对激光进行进一步调制，这不仅使激光系统变得臃肿，还不可避免地引入散斑噪声，限制了其应用性能。
在此，来自澳大利亚国立大学的Yuri Kivshar、鹏程实验室的余少华、以及鹏程实验室&哈尔滨工业大学(深圳)的肖淑敏&宋清海等研究者提出并实现了一种全新的激光器类型——金属激光器（metalaser），其工作原理基于介电共振超表面中局域响应与非局域响应的协同作用。相关论文以题为“Metalasers with arbitrarily shaped wavefront”于2025年07月09日发表在Nature上。

640 (5).jpg

自20世纪60年代问世以来，半导体激光器经历了数十年的深入研究，发展出了多种结构形式，如垂直腔面发射激光器（VCSEL）和边缘发射激光器等。
相较于体积庞大的传统激光器，半导体激光器具有体积小、寿命长、工作电压低、调制速度快等诸多内在优势。
其固有缺陷，如发散角大和偏振态不稳定等问题，通常可通过单片集成衍射光学元件、微透镜或微机电系统（MEMS）等外部光学元件加以克服。
因此，半导体激光器在现代光子学应用中占据核心地位，广泛应用于光通信、光互连、光探测、生物医学成像以及光学显示等领域。
随着光子系统向微型化、高度集成方向快速发展，对具备更强功能性的纳米激光源的需求日益迫切。
为此，研究者积极探索将光学元件与半导体纳米激光器集成，以实现激光输出的调控与优化。
其中，超表面（metasurface）——由亚波长散射单元构成、相位预设的阵列结构——因其紧凑性与高度灵活性，成为实现该目标的重要手段。
超表面不仅可集成于激光器的反射镜中，还可置于谐振腔内部，甚至能够取代VCSEL或Fabry–Pérot激光器的发射面。
近年来，随着主动超表面与动量空间调控技术的发展，纳米激光的直接调控也展现出更广阔的可能性。
然而，现有方法在激光波前调控能力方面仍十分有限，其输出光束多局限于高斯光束、甜甜圈（涡旋）光束等少数简单模式。
要生成更复杂的光场轮廓，仍需依赖外部平面光学器件，而这类系统在性能上受限于不可避免的散斑噪声问题。
迄今尚无策略能够实现激光波前与辐射模式的完全自由定制。
在本文中，研究者提出并实现了一种全新的激光器类型——金属激光器（metalaser），其工作原理基于介电共振超表面中局域响应与非局域响应的协同作用。
在这种结构中，激光模式由超表面中各元原子间的非局域相互作用所限制，而激光束的波前则通过局域偶极矩的空间调控实现精准塑形。
由此，金属激光器的发射光束可直接呈现任意所需的空间分布，例如焦点、焦线、矢量光束、涡旋光束，甚至是全息图样。
值得注意的是，金属激光器中散射波不会像激光模式那样经历共振放大，其强度低出几个数量级，因此在所生成的全息图中几乎没有可见散斑噪声，为传统激光全息图中的散斑问题提供了有效解决方案。
本工作不仅拓展了研究者对激光本质的理解，也显著提升了激光在各类光学与光子学应用中的可定制性与成像质量，为未来高性能激光系统的发展提供了全新路径。

640 (6).jpg
图1 金属激光器的概念。

640 (9).jpg
图2 金属激光器的实验演示。
640 (7).jpg
图3 具有可控发射剖面的金属激光器。
640 (8).jpg
图4 高质量无斑点激光全息图。

综上所述，研究者提出并实验验证了一种全新的纳米结构激光系统——金属激光器（metalaser）。
通过对每个像素处的几何相位进行精确调控，研究者实现了激光发射波前的任意整形，使得一个单层激光超表面即可直接生成复杂激光全息图像。
该金属激光器依托超表面局域与非局域响应的协同机制，在维持图像质量的同时，有望彻底解决传统全息显示中长期存在的散斑噪声问题。
研究者提出的核心物理理念及其实验实现方式，不仅适用于金属激光器，也可推广应用于其他纳米光子器件中，从而在光学与光子学的众多应用场景中显著提升系统性能，拓展其功能边界。
参考文献
Zeng, Y., Sha, X., Zhang, C. et al. Metalasers with arbitrarily shaped wavefront. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09275-6
原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09275-6


艾思科蓝官网-版尾.jpg


已收藏 0
点赞 4
上一篇：北京大学合作最新Cell 下一篇：清华大学朱永法/香港大学汤初阳，最新Nature子刊！

学术会议

更多
【广工主办-院士主讲-快速EI检索】2026年低空经济与技术应用国际学术会议（LETA 2026）
【广工主办-院士主讲-快速EI检索】2026年低空经济与技术应用国际学术会议（LETA 2026）
2026年低空经济与技术应用国际学术会议（LETA 2026）旨在为从事相关领域的专家学者、工程技术人员、技术研发人员提供一个共享科研成果和前沿技术，了解学术发展趋势和加强学术研究的平台。
2026-03-06
【IEEE出版】第五届智能电网和绿色能源国际学术会议（ICSGGE 2026)
【IEEE出版】第五届智能电网和绿色能源国际学术会议（ICSGGE 2026)
2026年第五届智能电网和绿色能源国际学术会议（ICSGGE 2026）将于2026年3月20-22日在海南省·东方市举行。会议旨在并致力于为研究人员、科学家、工程师和学者提供交流的机会，欢迎参会。
2026-03-20
【IEEE冠名】第八届IEEE通信、信息系统和计算机工程国际会议（IEEE-CISCE 2026）
【IEEE冠名】第八届IEEE通信、信息系统和计算机工程国际会议（IEEE-CISCE 2026）
​第八届通信、信息系统与计算机工程国际会议（CISCE 2026）将于2026年3月27-29日在中国珠海举行。在当前快速发展的信息时代，通信、信息系统和计算机工程领域的研究和应用已经深入到社会的方方
2026-03-27
【ACM出版｜往届EI&Scopus已检索】第二届健康信息化与数据分析国际学术会议（HIDA 2026）
【ACM出版｜往届EI&Scopus已检索】第二届健康信息化与数据分析国际学术会议（HIDA 2026）
第二届健康信息化与数据分析国际学术会议（HIDA 2026）将于2026年3月27日-29日在中国-南京举办，本次会议将围绕健康信息化与数据分析等主题展开讨论，欢迎广大学者参会交流
2026-03-27
届数高|EI稳定快检索【ACM出版】第六届生物信息学与智能计算国际学术研讨会（BIC 2026）
届数高|EI稳定快检索【ACM出版】第六届生物信息学与智能计算国际学术研讨会（BIC 2026）
第六届生物信息学与智能计算国际学术研讨会（BIC 2026）将于2026年3月13-15日在中国东莞举办。大会将极大地凝聚中国该领域同仁的力量，使中国生物信息学与智能计算向更高水平、更高质量发展。
2026-03-13
【SPIE 出版 | 会议上线《遥感学报》 | 往届录用文章均已完成EI检索 | EI 检索】第三届遥感技术与测量测绘国际学术会议（RSTSM 2026）
【SPIE 出版 | 会议上线《遥感学报》 | 往届录用文章均已完成EI检索 | EI 检索】第三届遥感技术与测量测绘国际学术会议（RSTSM 2026）
第三届遥感技术与测量测绘国际学术会议（RSTSM 2025）将在2026年3月6-8日于武汉召开。大会旨在为从事遥感、测量、测绘、地理、定位的专家学者提供一个交流平台。
2026-03-06
相关资讯

7所高校，齐发Nature！

近日，上海交通大学、北京师范大学、电子科技大学、成都大学、南方科技大学、北京大学、中国科学院大学在Nature发文！

54927

39

2023-03-03

5所“双一流”，齐发Nature！

近日，山西大学、浙江大学、清华大学、复旦大学、北京大学的研究成果发表于Nature。

54284

20

2023-02-27

中科院物理所最新Nature

中科院物理所最新Nature

6100

4

2026-02-04

中国青年学者一作，欣赏玫瑰花，赏出一篇Science，登上封面！

中国青年学者一作，欣赏玫瑰花，赏出一篇Science，登上封面！

5590

4

2026-02-04

中山大学曾木圣团队合作最新Nature

中山大学曾木圣团队合作最新Nature

5991

4

2026-02-04

发完Science，庄小威院士团队再发Cell

发完Science，庄小威院士团队再发Cell

6703

4

2026-02-04
最新文章
热门标签
#Scopus期刊
#科研管理
#会议论文
#参加学术会议
#论文注释
#参考文献
#发表SCI
#论文写作
#硕士论文
#通信学术会议

热门推荐

我们的服务
会议解决方案
SCI全程无忧
全球智库平台
期刊智能匹配
APP下载
期刊合作
最新文章
关于我们
平台介绍
联系我们
学术诚信
ISO认证
帮助中心
常见问题
客服中心
服务热线：400-607-9388
服务邮箱：customer_services@ais.cn

艾思科蓝公众号

艾思科蓝小程序

Copyright © 2019 - 2026 广州科奥信息技术股份有限公司 All Rights Reserved

增值电信业务许可证：合字B2-20250773 粤ICP备16087321号 粤公网安备 44010402002119