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首先，要實現(xiàn)光場與膠體量子點增益介質的有效耦合，關于此要素以光學限制因子 Γ 來評估，以便確保光場與膠體量子點充分“握手”，從而避免能量浪費。

其次，要使用盡可能強的光場束縛，關于此要素以模式體積 V 來評估，通過把光壓縮到亞微米級空間，從而讓能量密度實現(xiàn)飆升。

再次，要實現(xiàn)與膠體量子點增益譜匹配的強 Purcell 效應，關于此要素以 Purcell 因子 F_P 來計算，即利用強光場環(huán)境來提升膠體量子點的發(fā)光效率，進而實現(xiàn)降低激光閾值的目的。
     然而，傳統(tǒng)膠體量子點垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL，vertical-cavity surface-emitting laser）的光場調控就像一款“單層夾心餅干”，只能在上下（Z 軸）方向壓縮光場，這就導致光學限制因子較低，同時壓縮度也比較低。

為此，他們開發(fā)了這種膠體量子點環(huán)形布拉格微腔激光器，借助在 XY 平面上的環(huán)形布拉格光柵結構，實現(xiàn)了光場束縛由垂直腔面發(fā)射激光器的一維到二維的升維。

在該器件中，膠體量子點不僅扮演著增益介質的角色，還與相對低折射率的氧化硅一起，構建出完整的環(huán)形布拉格微腔諧振腔。

基于數(shù)值仿真結果表明：得益于其高效的光場束縛，膠體量子點環(huán)形布拉格微腔激光腔內的模式體積 V 相對膠體量子點垂直腔面發(fā)射激光器下降了一個量級，與此同時光學限制因子 Γ 和 Purcell 因子 F_P 也得到了顯著提升。
     得益于環(huán)形布拉格微腔微腔內光學限制因子 Γ 和 Purcell 因子 F_P 的大幅提升，基于環(huán)形布拉格微腔的膠體量子點激光器陣列在三個方面上實現(xiàn)了性能提升：

其一，激射閾值從 56μJ/cm² 降至 17μJ/cm²，在已報道的膠體量子點激光中處于最低閾值之列。其能以相對低成本的 0.3ns 準納秒實現(xiàn)激光驅動，從而能夠增強實用性。

其二，由強光場束縛帶來的小模式體積 V 使得膠體量子點環(huán)形布拉格微腔激光器的高密度陣列化集成成為可能，其集成密度可達 2100 點每英寸，是當前膠體量子點面發(fā)射激光器陣列的最高水平。

其三，協(xié)同高質量的膠體量子點材料與環(huán)形布拉格微腔，膠體量子點環(huán)形布拉格微腔激光器展現(xiàn)出良好的工作穩(wěn)定性，其室溫連續(xù)工作壽命長達 1000 小時，對應 3.6 億次的穩(wěn)定脈沖激射，兩者均為已報道的溶液處理的納米晶激光器中的最佳值。
     盡管目前以膠體量子點激光器為代表的非外延激光器尚未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，但是隨著技術的逐步發(fā)展與成熟，其在連續(xù)波長可調、易于異質集成、低成本等方面具有的其獨特優(yōu)勢，或將催生新型光電器件及其新的應用場景。

例如，預計有望通過硅基異質集成技術實現(xiàn)基于膠體量子點激光器的片上激光器（On-Chip Laser），為硅光芯片提供波長調諧范圍大、集成度高、成本較低的新型片上激光器，推動硅光芯片在數(shù)據中心光互連、量子信息、生物醫(yī)療、健康監(jiān)測、智能傳感等領域的應用。