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Vertical Emitting Nanowire Vector Beam Lasers

纳米激光器 激光阈值 光电子学 材料科学 纳米线 光学 激光器 光子学 纳米光子学 极化(电化学) 物理 波长 化学 物理化学
作者
Xutao Zhang,Ruixuan Yi,Bijun Zhao,Chen Li,Li Li,Ziyuan Li,Fanlu Zhang,Naiyin Wang,Mingwen Zhang,Liang Fang,Jianlin Zhao,Pingping Chen,Wei Lü,Lan Fu,Hark Hoe Tan,Chennupati Jagadish,Xuetao Gan
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:17 (11): 10918-10924
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c02786
摘要

Due to the peculiar structured light field with spatially variant polarizations on the same wavefront, vector beams (VBs) have sparked research enthusiasm in developing advanced super-resolution imaging and optical communications techniques. A compact VB nanolaser is intriguing for VB applications in miniaturized photonic integrated circuits. However, determined by the diffraction limit of light, it is a challenge to realize a VB nanolaser in the subwavelength scale because the VB lasing modes should have laterally structured distributions. Here, we demonstrate a VB nanolaser made from a 300 nm thick InGaAs/GaAs nanowire (NW). To select the high-order VB lasing mode, a standing NW as-grown from the selective-area-epitaxial (SAE) growth process is utilized, which has a bottom donut-shaped interface with the silicon oxide growth substrate. With this donut-shaped interface as one of the reflective mirrors of the nanolaser cavity, the VB lasing mode has the lowest threshold. Experimentally, a single-mode VB lasing mode with a donut-shaped amplitude and azimuthally cylindrical polarization distribution is obtained. Together with the high yield and uniformity of the SAE-grown NWs, our work provides a straightforward and scalable path toward cost-effective co-integration of VB nanolasers on potential photonic integrated circuits.
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