由于高光增益和光致发光量子产率、可调带隙以及高性价比的制造工艺，使得卤化物钙钛矿对多种光子应用具有很高的吸引力，相较于传统半导体材料具有显著优势。此外，通过成分工程和结构修饰微调钙钛矿的光学性质，为其在光电探测器、光通信、生物医学成像和集成光子学等众多领域的应用铺平了道路。
钙钛矿激光器的出现是现代光子学的一个重要里程碑。作为具有高光增益的直接带隙半导体，钙钛矿被认为是激光应用的绝佳介质。独特的能带结构和组成灵活性促进了低阈值和宽光谱可调谐性的激光器的创造，其光谱范围从紫外到近红外。重要的是，通过控制维度和缺陷钝化等技术来设计钙钛矿的发射特性，使得能够制造出具有定制发射特性和增强稳定性的激光器。这些特性激发了人们极大的兴趣，以实现来自钙钛矿的受激发射，包括回音壁模式、法布里-珀罗、量子点、等离子体以及与不同类型钙钛矿材料集成的光子晶体腔。随着腔体质量的提升和载流子复合效率的提高，研究人员实现了低阈值激射和电驱动发射。最近的研究还探索了无需粒子数反转即可发生的极化激射，这归功于强光-物质相互作用。这些发展推动了激光性能的重大进步，进一步巩固了它们在下一代光子器件中的重要性。
清华大学熊启华教授、北大张青副教授合作，在本综述中提供了过去十年中钙钛矿激光器进展的全面概述，重点介绍了材料工程、器件架构以及推动过去十年令人兴奋进展的物理机制方面的进展。首先检查钙钛矿材料的电子结构，重点关注载流子动态、量子限域效应、光学增益和放大自发发射，并在第2节和第3节总结这些属性如何影响钙钛矿材料的光电特性。随后，总结了该领域的进展。
2025年1月19日，相关综述以“ Ten Years of Perovskite Lasers”为题发表在 Advanced Materials上。
在过去的十年中，半导体卤化物钙钛矿激光器因独特的性质如高光致发光量子产率、可调带隙以及低成本的制造工艺，已成为光电领域的变革性平台。该综述系统性地审视了卤化物钙钛矿激光器的进展，涵盖了多样的激光架构，如回音壁模式、法布里-珀罗、等离子体、连续态束缚态（BIC）、量子点和极化激元激光器。讨论了光学增益机制、材料工程在优化激光性能中的作用以及与连续波（CW）泵浦和电驱动激光相关的挑战。此外，还重点介绍了提高钙钛矿激光器稳定性和可扩展性的最新进展，这对于将其集成到显示器、光通信、传感和集成光子学等实际应用中至关重要。最后，讨论了未来的研究方向，强调了钙钛矿激光器通过推动下一代光子器件的发展，具有革命性改变各个技术领域的潜力。
本文系统地回顾了过去十年中卤化物钙钛矿激光器的发展，涵盖了多种激光架构，如回音壁模式、法布里-珀罗腔、等离子体激光器、连续态在连续体（BIC）激光器、量子点激光器和极化子激光器。详细讨论了光增益机制、材料工程在优化激光性能中的作用以及连续波（CW）泵浦和电驱动激光的挑战。强调了提高钙钛矿激光器稳定性和可扩展性对于其在显示、光通信、传感和集成光子学中的实际应用的重要性。讨论了钙钛矿激光器在未来光子技术领域中的潜力，强调了其在下一代光子器件中的革命性作用。涵盖了多种激光架构，展示了钙钛矿材料在不同激光应用中的多样性和灵活性。
钙钛矿材料的发射特性
电子能带结构和带隙工程
讨论了钙钛矿的电子能带结构和通过替换A位和X位离子来调节带隙的方法。温度和压力等外部因素也会影响带隙。
载流子和激子行为
分析了载流子在钙钛矿中的行为及其对吸收和发射过程的影响。讨论了激子的分类及其在非线性相互作用中的作用。
维度控制
通过维度调控实现量子限制效应，改变材料的能级和光学性质。介绍了不同维度的钙钛矿纳米结构的合成方法。
光学增益和光放大
光学增益和损耗机制
讨论了光学增益的机制，包括受激发射和增益介质的光学特性。分析了电子损耗和光学损耗的主要来源。
自发辐射放大（ASE）
研究了不同钙钛矿体系中的ASE现象，揭示了其阈值和机制。讨论了3D、2D和0D钙钛矿的ASE特性。
特定类型的钙钛矿激光器回音壁模式（WGM）激光器介绍了WGM激光器的基本设计和应用，展示了其在微纳尺度下的独特优势。
法布里-珀罗（FP）激光器讨论了FP激光器的设计和性能优化，展示了其在连续波泵浦下的应用潜力。垂直腔面发射激光器（VCSEL）和分布反馈（DFB）激光器介绍了这些激光器的设计和应用，强调了其在集成光子学中的重要性。
等离子体激光器讨论了等离子体共振增强光子激光和直接放大表面等离子体共振的激光器。
光子晶体激光器、BIC、拓扑激光器等介绍了这些激光器的设计和应用，展示了其在光子学中的潜力。
量子点激光器讨论了量子点激光器的设计和应用，展示了其在光放大中的优势。
激光阵列和集成芯片激光器介绍了激光阵列的设计和应用，强调了其在大规模生产中的潜力。
钙钛矿极化子激光器
极化子激光的基本原理
讨论了极化子激光的非线性相互作用和低阈值特性。
连续波泵浦激光介绍了在连续波泵浦下实现极化子激光的研究进展。
电控极化子激光讨论了电控极化子激光的研究方向。
连续波（CW）泵浦激光研究进展介绍了在连续波泵浦下实现激光的研究进展，讨论了热管理和腔设计的重要性。
电驱动激光的探索
研究挑战讨论了实现电驱动钙钛矿激光的挑战，包括高阈值电流密度和焦耳加热问题。
研究进展介绍了在电驱动激光方面的初步研究进展。
综上，本文全面回顾了过去十年中钙钛矿激光器的进展，强调了材料工程、器件架构和物理机制在推动这些进展中的关键作用。尽管钙钛矿激光器在光电子学领域取得了显著成就，但仍面临稳定性和可扩展性等挑战。未来的研究方向应着重于提高材料稳定性、优化制造工艺，并探索电驱动激光的可能性。通过跨学科的努力，钙钛矿激光器有望成为光电子学领域的重要技术革命。