卤化铅钙钛矿由于其具有载流子扩散长度长、缺陷密度低等优点，使其能够作为一种优秀的光学增益介质制备高性能微纳激光器。近年来，多种类型的钙钛矿微纳激光器已被广泛的研究。然而这些微纳激光器多为具有均匀波前的线偏振光，难于制备复杂纳米结构的材料性质阻碍了钙钛矿涡旋激光的发展。本研究在卤化铅钙钛矿薄膜上了一系列牛眼光栅以及不同臂数的阿基米德螺旋光栅，从而首次实现了大拓扑荷数(-4到4)的钙钛矿垂直腔面发射激光器涡旋激光，并且这种方法能够通过增加臂数和增加环形光栅凹槽数拓展到更大的拓扑荷数。

图1 钙钛矿垂直腔面发射激光器示意图及其前向和后向波束分布

图 2 具有不同拓扑荷数的钙钛矿垂直腔面发射激光器。(a)不同臂数的阿基米德螺旋光栅电镜照片。(b) 远场波束分布。(c) 前向自相干条纹。(d)相位分布仿真结果。

   我们认为本研究将为钙钛矿光电器件在片上光网络、生物传感、量子光学和光操控等领域开辟一条道路。在该研究中，我们在石英玻璃基底上制备高质量甲基溴化铅钙钛矿薄膜，随后通过电子束曝光和感应耦合等离子体刻蚀等微纳加工技术得到了如上图所示的类牛眼光栅结构，并成功实现了发散角3°的垂直腔面发射激光。

   将这一牛眼结构进一步改变成臂数可调的螺旋线形光栅，光栅的臂数对应相应拓扑荷数的变化。通过对激光光束远场自相干的干涉测量，可以看出对应拓扑荷数的干涉条纹交叉，从而证明本研究实现了拓扑荷数可控的钙钛矿涡旋激光。