用无序但高效率的钙钛矿材料，实现稳定激光输出

本文报道了一种名为‘无序中套无序’（Disorder-on-Disorder, DoD）的新型钙钛矿微腔设计，旨在解决传统高Q值激光器难以兼顾强光场束缚与灵活结构光调控这一核心矛盾。作者发现：平移无序（T disorder）和旋转无序（R disorder）是两种物理上解耦的对称性破缺机制——前者通过整体平移纳米结构中心来调控电偶极矩方向，产生线性相位梯度；后者则通过绕自身中心旋转纳米结构，利用n重对称性实现n倍放大相位调制。二者可独立或协同施加于同一微腔，从而并行控制多个发射通道。研究团队将高折射率钙钛矿（n=2.25）单片集成到低折射率介质中，构建出全单片DoD微腔，极大提升了光场与增益材料的模式重叠度，使激光阈值显著降低（约7 μJ/cm²），Q值达约1000。实验成功实现了多种结构光激光阵列：（1）拓扑荷数l = ±1, ±2, ±3的多涡旋激光（含动量空间分离的轨道角动量光束）；（2）一维与二维艾里光束（具有自加速、抗衍射特性）；（3）厄米-高斯（HG）与拉盖尔-高斯（LG）光束（分别呈现十字形四瓣与环点式强度分布）。特别地，T无序主导HG模（正交节点线），R无序主导LG模（径向节点），证实二者作为独立自由度可精准编程不同光场结构。该DoD策略不依赖外置调制元件，从源头直接生成高质量结构光，为光子集成电路、非线性光学转换、单光子源及高维量子纠缠等应用提供了通用、紧凑、可扩展的新平台。