5月23日，中国光学学会公布2021年度中国光学学会郭光灿光学优秀博士学位论文评选结果，哈工大（深圳）电子与信息工程学院2016级博士研究生黄灿的学位论文《钙钛矿基微纳激光器及其调控研究》入选其中。
▲集成氮化硅微纳激光。
据了解，郭光灿光学优秀博士学位论文由中国光学学会组织评选，面向全国光学、光学工程等学科领域的博士学位论文展开评选，旨在以奖促优，推动我国光学与光学工程学科发展。经联名推荐、通信评议、复评审定，2021年共评选出5篇优秀论文和10篇提名优秀论文。
黄灿本科毕业于哈尔滨工业大学，2016年进入哈尔滨工业大学（深圳）电子与信息工程学院攻读博士学位，导师为宋清海教授。他的学位论文《钙钛矿基微纳激光器及其调控研究》从微纳尺度光与物质的相互作用出发，围绕光学微纳谐振腔的构建及模场调控进行了深入研究，包括微纳激光器阵列构建、微纳光器件的动态光调控，以及光与半导体间的非线性作用等内容。论文创新性地提出了光与微纳光腔相互作用的新机制并实验验证，极大地拓展了微纳谐振光腔在集成光学领域的应用。
▲半导体非线性响应新现象。
据了解，论文的创新工作主要包括三个方面。一是微纳激光器阵列构建新方法。论文提出了一种由基底形貌调控光学微腔和表面等离子体纳腔谐振模式的新方法，通过结构优化和设计获得了激光模式和出射方向精确可控的微纳激光器阵列，此类微纳激光器充分利用了成熟的半导体微纳加工工艺，可以在精确控制腔体的大小、形貌、位置等关键参数的同时有效保持单晶材料的高增益，为片上功能性的集成光源提供了新的设计思路。二是微纳光子器件的动态调控新现象。论文研究了半导体材料的非线性光学响应，在发现激子效应对非线性过程的显著增强的同时，发现在脉冲作用下激子增强的非线性响应蓝移的新现象，通过理论建模解释了激光脉冲对于量子限域效应和电介质限域的影响，深化了对半导体激子效应非线性光响应的理解。同时论文提出将微纳激光与半导体结构色结合，通过设计微纳激光波长与结构色波长的差异，利用混色原理实现了快速动态可控的颜色调控，有助于下一代显示技术和信息加密技术的开发。三是基于微纳谐振腔的全光开关新机制。论文提出基于片上平板光子晶体中光学BIC的新型超快光开关机制，开关时间短至1.5皮秒，能耗相对同类器件下降3个数量级，这项工作表明开关时间可以独立于共振寿命，进一步利用光学BICs的超高Q因子可以大大降低激光阈值，并打破了超低能耗与超快响应之间的权衡，该开关机制可推广到其他有源半导体二维平板光子晶体和其他波段，为低能耗高速度全光开关研究提供了新的思路。
▲基于BIC机制的超快全光开关。
除此之外，黄灿在攻读博士学位期间以第一/共同第一作者身份在Science、Acsnano、Laser&PhotonicReviews、NanoEnergy等杂志发表SCI论文6篇，合作发表SCI论文15篇。以第一作者成果入选“ESI高被引与热被引论文”1篇，同时入选美国光学学会评选的Opticsin2020以及“2020中国百篇最具国际影响学术论文”。
