每日科学报道，哈佛大学的应用科学家们受到伦敦圣·保罗大教堂的回音壁的启发，第一次制成了高度平行的单向性微激光器。

　　这一研究成果出自研究人员的合作，这些研究人员来自日本滨松市（Hamamatsu）滨松光子学研究所和德国马格德堡大学（University of Magdeburg）理论物理学院，这一进展有广泛的新应用，可用于光子学领域，比如传感和通讯领域。

　　本研究发表在本周的《美国国家科学院院刊》（National Academy of Sciences）上，研究小组利用了物理学中的一个概念，称为“回音壁模式”。

　　在一个世纪以前，英国的科学家劳德·瑞利（Lord Rayleigh）就感到迷惑，两个人站在保罗大教堂穹顶的两边，就可以听到彼此对着那个环形墙窃窃私语。他发现，那个声音绕着墙壁平滑的表面传播，只会有可以忽略不计的衰减，这些衰减产生于墙壁散射或吸收。

　　科学家们用光学模拟大教堂圆顶下的轻言细语，就是光线被局限于小圆盘周边，多重反射产生于边缘，因为圆盘边缘环绕四周。这样衰减是很小的，因为是在光滑的圆盘里。这些谐振器已经被用来制造世界上的一些最低阀值的激光。然而，这些圆盘也带来一定的挑战。

　　“未解决的一个非常重要的问题是，这项微型激光器在实际应用时，它们的发射是没有方向的，而光的功率输出也微乎其微，”团队领导弗雷德里克·卡帕索（Federico Capasso）说，他是罗伯特·L .华莱士（Robert L. Wallace）应用物理学教授和魏暾·海耶斯（Vinton Hayes）电机工程高级研究员，就在哈佛大学工程和应用科学学院。

　　“光会被这些回音壁模式捕捉，很少有机会逃跑，除非是因为微弱的各向同性（isotropic）放射。现在的办法是使圆盘适当变形，解决这个问题，但结果都令人失望，”卡帕索说。

　　把微型激光器做成椭圆形，带有一个波长尺寸的的切口，这是从它的边缘刻出来的，卡帕索的研究小组发现，环形回音壁模式光线可有效分散在切口，光线射出时，就是几乎平行的光束，就是从微型激光器射出的。

　　这个样机是量子级联激光器（quantum cascade lasers），发出的光学功率是 5 毫瓦，波长10 微米。这一微型激光器的性能不受切口细节的影响，这就使得这个装置的设计非常强大。

　　“我们的计算指出，带切口的椭圆形微型激光器应该有更好的性能，在更短的波长也就是1 微米波长时就是这样，这是典型的激光二极管，可用于光纤通信，这样，回音壁模式的衰减是可以忽略的，”简安·威尔斯哥（Jan Wiersig），他是论文合著者，在马格德堡大学理论物理研究所。

　　“成功制备这些结构简单功能强大的微型激光器，要采用标准的基于晶圆片的制备方法，就可制成小体积的定向光源，这种光源有很多重要的应用，如光子集成电路中高密度的芯片尺度的集成，光纤通信，医疗/生物传感器，以及芯片实验室（lab-on-a-chip），合著者马萨米奇·亚曼尼西（Masamichi Yamanishi）说，他是滨松中央研究实验室研究员。

　　这项研究部分支持来自美国空军科研办公室。哈佛大学这位作者也表示感谢两个校内中心的支持，就是国家科学基金会纳米科学工程中心(NSEC)和纳米尺度系统中心(CNS)，后者是国家纳米技术基础设施网络(NNIN)的成员单位。