量子陀螺是一種應用前景廣闊的新型量子傳感器，能夠大幅度提高多種載體的導航精度。作為量子陀螺的理想光源，垂直腔面發射激光器（Vertical cavity surface emitting laser, VCSEL）具有體積極小、工作電流低、可非致冷工作、激光光斑與原子系統可直接耦合等優勢。
中國科學院長春光學精密機械與物理研究所大功率半導體激光器研究團隊近年來一直深耕量子傳感專用VCSEL芯片研發，于2014年研制出原子鐘專用高溫VCSEL芯片。近日，該團隊等研究人員在量子陀螺專用VCSEL芯片研發方面獲進展，通過解決VCSEL的模式穩定性和輸出功率相互制約的關鍵問題，實現大氧化孔徑下VCSEL的單模工作。研制出的器件在80℃下輸出功率達到4.1 mW，邊模抑制比41.68dB，正交偏振抑制比27. 6dB，該芯片作為量子陀螺的光源，測試效果良好，說明其具有較好的實際應用價值。相關成果以 Large-aperture single-mode 795 nm VCSEL for chip-scale nuclear magnetic resonance gyroscope with an output power of 4.1 mW at 80℃為題發表在Optics Express上。
相關工作得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。
論文鏈接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-6-8991&id=470072
圖（a）VCSEL在不同溫度下的P-I-V特性曲線，內插圖為芯片實物圖；（b）80℃不同電流下VCSEL的近場光斑；（c）VCSEL的光譜特性；（d）VCSEL的偏振特性；（e）采用VCSEL作為泵源的量子陀螺儀信噪比測試結果
