近日，上海科技大学物质学院沈晓钦课题组与合作者在《先进材料》（Advanced Materials）期刊发表题为“Circularly polarized lasing and ultrafast optical helicity switching in chiral perovskite microcavities”的研究论文。该工作在手性微腔器件平台中实现了从分子手性到圆偏振激光发射的多层级放大，揭示了皮秒时间尺度的超快光学手性切换机制，为手性光量子信息处理、手性集成光子器件和超快自旋光开关的发展提供了新思路。
圆偏振光因具有螺旋偏振的光学手性特性，在量子自旋信息处理、光学防伪技术等领域具有重要的应用价值。然而，传统手性分子的固有手性光学不对称因子（g）通常极为微弱（仅为10-5至10-3），难以建立足够显著的手性偏置以打破对称性，更无法实现超快的手性切换。研究团队在基于准二维钙钛矿的回音壁光学微腔中，将增益介质、光学微腔和手性中心集中于单一平台，构建了从微弱的分子手性（gmol~ 10-4）到显著的微腔激光手性（glaser~ 0.8）的多层级放大构架，赋予了微腔激光显著的手性光学响应。该工作进一步发现了手性微腔激光在1~3皮秒时间尺度上呈现超快手性切换动力学行为，揭示了微腔激光手性放大并是非静态放大过程，而是通过非平衡自旋竞争在激光形成过程中的动态演化而来。这一发现突破了传统的认知，为手性相干光源的设计提供了全新的物理机制。
图一：手性微腔中从分子弱手性到激光强手性的多层级手性放大示意图。
上海科技大学物质学院助理研究员周纯、华东师范大学博士研究生谭继清和胡永升为共同第一作者；沈晓钦教授、周纯、江苏科技大学张成喜教授为论文共同通讯作者。合作者包括华东师范大学谢微教授。上科大为第一完成单位。
论文标题：Circularly Polarized Lasing and Ultrafast Optical Helicity Switching in Chiral Perovskite Microcavitie
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