近日，物理学院陈峰教授研究团队在基于固态激光系统的非厄米拓扑相变研究中取得重要进展。研究成果以“Reconfigurable All-Solid-State Topological Lasing at Arbitrary Sites”为题发表于Nature Communications。山东大学陈峰教授和中南大学倪祥教授为论文共同通讯作者，山东大学特别资助博士后吴波以及中南大学丁锦廷为论文共同第一作者，山东大学为第一作者单位和通讯作者单位。

拓扑光子学的最新进展突破了传统无源架构的限制，有力推动了拓扑激光器的发展。该类器件融合了非厄米动力学、非线性相互作用与拓扑能带结构，具有拓扑保护的发射态，能有效抑制缺陷和无序干扰。然而，现有基于半导体微腔或微环谐振器的拓扑激光平台输出功率低，且激光模式空间位置固定、缺乏可重构性，导致器件面积利用率低。在较高泵浦功率下，半导体材料的非线性饱和效应会破坏边缘态局域化并激发体模，使得局域拓扑激光难以实现。因此，目前非厄米系统中的拓扑激光研究仍主要处于理论探索阶段，实际应用面临显著挑战。

相较之下，研究团队采用的全固态激光架构展现出更优的性能，包括更高的受激辐射截面、更低的本征损耗，以及优异的热导率和光束质量。基于这些优势，不仅实现了拓扑边缘态的激光输出（输出功率突破100 mW），还在平凡晶格端点处观测到了拓扑边缘激光。更重要的是，凭借固态波导激光器的高增益特性，成功在晶格中任意拓扑界面位点激发激光，突破了传统几何边界对拓扑激光定位的限制。

这项工作揭示了非厄米增益或损耗扰动在驱动拓扑相变中的重要作用，为在任意位置实现可重构的拓扑模式与激光提供了理论依据，有望成为探索高维及非厄米光子学新现象的多功能实验平台。

该研究工作得到国家自然科学基金项目、中国博士后基金项目、山东省泰山学者攀登计划、山东省博士后创新项目等支持。

论文链接 https://doi.org/10.1038/s41467-025-68173-7

图1 拓扑波导阵列设计与激光性能