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芬兰开发出使用暗格模式的可见光等离子体纳米激光器
2017-01-10
 

[据地平线2020计划网站201714日报道]  芬兰阿尔托大学的研究人员使用所谓的暗晶格模式开发了一种在可见光频率下工作的等离子体纳米激光器。在纳米尺寸激光器中捕获的光寿命非常短,以致光波只能向上和向下摆动几十或几百次。这些结果为超小和超快的片上相干光源(如激光)提供了新的前景。

该研究开发的激光器基于周期性排列的银纳米颗粒。与常规激光器中激光信号的反馈由普通反射镜提供不同,该纳米激光器使用银纳米颗粒之间的辐射耦合。这些100nm尺寸的颗粒用作微小天线。为了产生高强度激光,粒子间距离与激光波长匹配,使得阵列的所有粒子辐射一致。有机荧光分子用于提供激光所需的输入能量(增益)。

以这种方式实现激光器的一个主要挑战是光在这样小的尺寸中可能存在时间不够长而失去意义。研究人员发现了一个解决这个潜在问题的聪明方法:在黑暗模式下产生激光。

“通过考虑常规天线可以直观地理解暗模式:当单个天线被电流驱动时,会发出强烈辐射,而两个天线如果由相反的电流驱动并且位置彼此非常靠近,则辐射非常小。”PäiviTörmä教授解释说。“纳米颗粒阵列中的暗晶格模式在每个纳米颗粒中诱导相似的反向电流,但现在具有可见光频率。”她继续说。

“暗晶格模式对于需要低功耗的应用是有吸引力的。但不采用任何技巧,暗模激光将是相当无用的,因为光基本上被捕获在纳米颗粒阵列,不能离开。”工程科学家Tommi Hakala补充说。

“但是通过利用阵列的小尺寸,我们发现了光的逃逸路径。朝向阵列的边缘,纳米粒子开始表现得越来越像辐射到外部世界的规则天线,”博士研究生Heikki Rekola解释。(工业和信息化部电子科学技术情报研究所  张慧)

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