光子莫尔晶格：突破激光性能瓶颈的颠覆性光场调控新范式

这篇综述系统阐述了光子莫尔晶格（Photonic Moiré Lattices）作为人工微结构在激光领域的革新应用。通过解析其独特的平带工程（Flat-band Engineering）、动态角度/应变调谐等机制，揭示了该技术在实现亚波长局域化（subwavelength localization）、高Q值纳米腔设计中的突破性优势，为攻克高功率半导体激光器中光束质量与功率缩放（Power Scaling）不可兼得的行业难题提供了全新解决方案。

　　

研究亮点

光子莫尔晶格作为新型人工微结构，通过叠加扭转或周期性失配的晶格形成长周期超晶格势场，为光场局域化和带隙工程提供了独特平台。本文系统综述了其设计原理及其在优化激光性能中的关键作用，重点探讨了平带工程降低激光阈值、局域化效应抑制模式竞争，以及动态调谐协同优化光束质量与功率密度等核心机制。

光子莫尔晶格的协同工程机制

光子晶体通过周期性介电材料排列形成光子带隙结构（Photonic Bandgap），例如基于二维方晶格的光子晶体表面发射激光器（PCSELs）利用Γ点附近的边缘模式实现表面发射。相较之下，光子莫尔晶格通过扭转角调谐，无需严格带隙要求即可实现亚波长尺度光场局域化，形成开放式结构中的高品质因数（high-Q）纳米腔。

光子莫尔晶格研究进展

传统光子晶体激光器受限于大模式体积（微米级）和热积累问题，而光子莫尔晶格通过平带局域化和动态角度/应变调谐展现出革命性优势。例如，在双层扭转α-MoO₃中，莫尔图案可实现双曲到椭圆色散关系的可调拓扑声子跃迁，为激光器设计带来前所未有的自由度。

总结

本文系统梳理了光子莫尔晶格在低阈值高功率激光器中的应用潜力，其通过超周期调制和协同调谐机制，显著提升了单模稳定性和功率密度。结合拓扑光子学、二维材料集成等前沿方向，该技术有望推动量子光学和激光医学等跨学科应用。