随着光学技术快速发展，手性涡旋光因其独特的旋转特性，成为传感、量子态操控和光学微操控等领域的关键光场。目前主流的手性激光生成方案多面临制造复杂、集成困难及稳定性不足等挑战。传统方法通常依赖复杂的螺旋谐振腔设计、手性液晶材料或外部非对称激发来引入手性扰动，难以保证激光模式的纯度和稳定性，限制了手性光源的实用化。 针对这些问题，北京大学彭超教授团队联合中国科学院半导体研究所郑婉华院士团队和澳大利亚国立大学Yuri Kivshar院士团队，创新设计了双层超构表面结构，成功打造出带有内生手性的光学系统。核心于将两层无手性的二维超构表面以特定角度旋转叠加，形成莫尔超晶格结构，打破镜像对称性，实现非厄米层间耦合，自然产生稳定的内禀手性激光。 研究中，利用增益引导机制实现光场局域化，双层超构表面分别支持顺时针和逆时针的集体导波共振模式。通过扭转结构带来的非厄米相互作用，这两种模式实现了非厄米简并分裂，使特定轨道手性模式成为激射主导，避免了传统依赖外部扰动的局限，增强了激光的稳定性和单模纯度。 在技术实现上，团队通过晶圆键合技术成功制备样品。室温光泵条件下，激光器表现出低阈值（73千瓦/平方厘米）和宽达250纳米的稳定工作带宽，输出光场呈现明显的甜甜圈状结构。偏振和自干涉测量证实了相位涡旋特性及拓扑荷为1的轨道手性，表明该手性完全来源于结构设计，无需外部激励，实现了内禀且可靠的光学表现。 该成果发表国际权威期刊《自然·通讯》，并在“Twist-induced orbital chirality in a photonic laser”专题评论中获得高度评价。评论指出，莫尔超晶格工程不仅在色散裁剪上具有潜力，更为手性光源及集体光子态调控开辟了新方向。此项研究由彭超教授、郑婉华院士和Yuri Kivshar院士共同担任通讯作者，展现了中外合作与创新融合的典范。项目获得国家重点研发计划和国家自然科学基金支持，反映了国家在前沿光电子领域的战略投入和科研实力。 这个创新技术突破，不仅解决了手性激光器的稳定性和集成难题，也为手性涡旋光在高灵敏传感、量子信息处理和光学微机械操控等领域的应用提供了坚实基础。随着工艺优化和产业链完善，未来有望实现更高功率、更宽波段的手性激光装置，推动量子通信和精密测量领域的发展。
从依赖“外部引入手性”到实现“结构内生手性”，这项工作标志着光子器件设计思路的转变——将稳定性和可控性融入结构本身。未来，围绕可制造、可集成、可调谐的手性光源持续突破，将助力前沿光场技术向信息产业和精密测量领域的关键器件转化。