5月23日，中國光學學會公布2021年度中國光學學會郭光燦光學優(yōu)秀博士學位論文評選結(jié)果，哈工大（深圳）電子與信息工程學院2016級博士研究生黃燦的學位論文《鈣鈦礦基微納激光器及其調(diào)控研究》入選其中。

　　▲集成氮化硅微納激光。

　　據(jù)了解，郭光燦光學優(yōu)秀博士學位論文由中國光學學會組織評選，面向全國光學、光學工程等學科領域的博士學位論文展開評選，旨在以獎促優(yōu)，推動我國光學與光學工程學科發(fā)展。經(jīng)聯(lián)名推薦、通信評議、復評審定，2021年共評選出5篇優(yōu)秀論文和10篇提名優(yōu)秀論文。

　　黃燦本科畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學，2016年進入哈爾濱工業(yè)大學（深圳）電子與信息工程學院攻讀博士學位，導師為宋清海教授。他的學位論文《鈣鈦礦基微納激光器及其調(diào)控研究》從微納尺度光與物質(zhì)的相互作用出發(fā)，圍繞光學微納諧振腔的構(gòu)建及模場調(diào)控進行了深入研究，包括微納激光器陣列構(gòu)建、微納光器件的動態(tài)光調(diào)控，以及光與半導體間的非線性作用等內(nèi)容。論文創(chuàng)新性地提出了光與微納光腔相互作用的新機制并實驗驗證，極大地拓展了微納諧振光腔在集成光學領域的應用。

　　▲半導體非線性響應新現(xiàn)象。

　　據(jù)了解，論文的創(chuàng)新工作主要包括三個方面。一是微納激光器陣列構(gòu)建新方法。論文提出了一種由基底形貌調(diào)控光學微腔和表面等離子體納腔諧振模式的新方法，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和設計獲得了激光模式和出射方向精確可控的微納激光器陣列，此類微納激光器充分利用了成熟的半導體微納加工工藝，可以在精確控制腔體的大小、形貌、位置等關(guān)鍵參數(shù)的同時有效保持單晶材料的高增益，為片上功能性的集成光源提供了新的設計思路。二是微納光子器件的動態(tài)調(diào)控新現(xiàn)象。論文研究了半導體材料的非線性光學響應，在發(fā)現(xiàn)激子效應對非線性過程的顯著增強的同時，發(fā)現(xiàn)在脈沖作用下激子增強的非線性響應藍移的新現(xiàn)象，通過理論建模解釋了激光脈沖對于量子限域效應和電介質(zhì)限域的影響，深化了對半導體激子效應非線性光響應的理解。同時論文提出將微納激光與半導體結(jié)構(gòu)色結(jié)合，通過設計微納激光波長與結(jié)構(gòu)色波長的差異，利用混色原理實現(xiàn)了快速動態(tài)可控的顏色調(diào)控，有助于下一代顯示技術(shù)和信息加密技術(shù)的開發(fā)。三是基于微納諧振腔的全光開關(guān)新機制。論文提出基于片上平板光子晶體中光學BIC的新型超快光開關(guān)機制，開關(guān)時間短至1.5皮秒，能耗相對同類器件下降3個數(shù)量級，這項工作表明開關(guān)時間可以獨立于共振壽命，進一步利用光學BICs的超高Q因子可以大大降低激光閾值，并打破了超低能耗與超快響應之間的權(quán)衡，該開關(guān)機制可推廣到其他有源半導體二維平板光子晶體和其他波段，為低能耗高速度全光開關(guān)研究提供了新的思路。

　　▲基于BIC機制的超快全光開關(guān)。

　　除此之外，黃燦在攻讀博士學位期間以第一/共同第一作者身份在Science、Acsnano、Laser&PhotonicReviews、NanoEnergy等雜志發(fā)表SCI論文6篇，合作發(fā)表SCI論文15篇。以第一作者成果入選“ESI高被引與熱被引論文”1篇，同時入選美國光學學會評選的Opticsin2020以及“2020中國百篇最具國際影響學術(shù)論文”。