量子级联激光器是一种小型的电泵浦光源，发光频段位于电磁波谱中十分重要的中红外和太赫兹区域。最近，研究人员将拓扑学概念从凝聚态物理延伸到光子学，开发了基于拓扑保护光子模式的新型激光发射方式，该方法能有效避开角缺陷以及其他缺陷。然而，截至目前，所有实现的拓扑激光器都采用了外在激光源进行光泵浦，并且在传统光学频段下运作。
最近，南洋理工大学王岐捷、Yidong Chong、张柏乐等人实现了基于拓扑保护谷边缘态的电泵浦太赫兹量子级联激光器。
本文要点：
1）传统拓扑激光器依赖于较大尺寸的结构来实现拓扑保护，而该研究则利用光子晶体的谷自由度（类似于具有能隙的二维谷电子学材料）实现小型化设计。
2）即使引入扰动，具有尖角的三角形腔也能实现均匀间隔的激光发射峰，原因在于拓扑保护的谷边缘态能自由流动，不受局域化影响。
3）作者通过往拓扑腔添加不同的输出耦合器，探测了拓扑激光模式的性能。
最后，作者指出，基于谷边缘态的激光可能为实现在电驱动激光源中引入拓扑保护提供了新的路径。
图：基于拓扑保护谷边缘态的太赫兹量子级联激光器的设计。
Yongquan Zeng et al. Electrically pumped topological laser with valley edge modes. Nature, 2020.
DOI: 10.1038/s41586-020-1981-x
