近日，我室硕士研究生黄庆、白胜闯助理研究员和王训四研究员在Optics Letters上发表了题为“High-Q lasing in Nd³⁺-doped phosphate glass microsphere resonators”的研究论文（2023, 48(11): 3103-3106, IF=3.560）。文章链接：https://doi.org/10.1364/OL.491781。

       光学微球谐振腔具有极高的品质因子（Q值）、极小的模式体积、高能量密度、长衰减振荡周期等特性，使其成为低阈值和窄线宽激光的理想选择，在生物医学、腔量子电动力学、非线性电动力学、光通信等领域具有重要价值。与三能级系统相比，在四能级系统中，如Nd³⁺的⁴F_3/2→⁴I_11/2跃迁，形成具有优异光谱特性的激光振荡相对容易。因此，掺Nd³⁺的玻璃微球谐振腔受到了广泛关注。然而，其Q值通常较低，无法满足光子器件的功能要求。在本工作中，首次获得了Q值超过1.5×10⁶的掺Nd³⁺磷酸盐玻璃微球激光器，克服了低Q值掺Nd³⁺玻璃微球谐振腔的缺陷。通过光纤锥耦合法对玻璃微球的光学特性进行了表征。当泵浦功率超过阈值时，可以观察到~1053 nm的微球激光，阈值功率低至0.17 mW。

图1.掺Nd³⁺磷酸盐玻璃：(a) 吸收谱（插图显示玻璃部分的红外透射谱）；(b) 在1.05 µm处的荧光衰减曲线（插图显示Nd³⁺离子在1.05 µm处的寿命）。

图2. (a) 1550.5634 nm处的典型吸收曲线。黑色点和红色实线分别代表实验测量值和洛伦兹拟合。(b) 不同泵浦功率下，微球在1020-1120 nm波长范围内的腔内模式（WGMs）。

图3.输出功率与泵浦功率之间的关系。插图(i)给出了泵浦功率分别为0.15 mW（黑色曲线）和0.17 mW（红色曲线）时的输出光谱，插图(ii)为多模激光输出光谱（0.47 mW）。