量子陀螺是一种应用前景广阔的新型量子传感器，能够大幅度提高多种载体的导航精度。作为量子陀螺的理想光源，垂直腔面发射激光器（Vertical cavity surface emitting laser, VCSEL）具有体积极小，工作电流低，可非致冷工作、激光光斑与原子系统可直接耦合等优势。
　　长春光机所大功率半导体激光器研发团队在王立军院士、宁永强研究员的领导下，近年来一直深耕量子传感专用VCSEL芯片研发，于2014年在国内首次研制出原子钟专用高温VCSEL芯片，填补了国内空白。近日，团队又在量子陀螺专用VCSEL芯片研发方面取得突破，通过解决VCSEL的模式稳定性和输出功率相互制约的关键问题，实现大氧化孔径下VCSEL的单模工作。研制出的器件在80℃下输出功率达到4.1 mW，边模抑制比41.68dB，正交偏振抑制比27. 6dB，该芯片作为量子陀螺的光源，测试效果良好，说明其具有较好的实际应用价值。相关结果以 “Large-aperture single-mode 795 nm VCSEL for chip-scale nuclear magnetic resonance gyroscope with an output power of 4.1 mW at 80°C” 为题发表在Optics Express（DOI: 10.1364/OE.450118）上，全文链接（https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-6-8991&id=470072）。论文的第一作者是我所发光室周寅利助理研究员，通讯作者分别是长光时空公司总经理张星、北航刘占超副教授。该工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。

　　图：（a）VCSEL在不同温度下的P-I-V特性曲线，内插图为芯片实物图，（b）80℃不同电流下VCSEL的近场光斑，（c）VCSEL的光谱特性，（d）VCSEL的偏振特性，（e）采用VCSEL作为泵源的量子陀螺仪信噪比测试结果。