研究人員利用納米粒子實(shí)現微型激光器

　　芬蘭阿爾托大學(xué)的研究人員，首次開(kāi)發(fā)出了等離子體納米激光器，其可工作在可見(jiàn)光的頻率并可使用所謂的暗格模式。

　　這種激光器的激光工作波長(cháng)比人類(lèi)頭發(fā)的厚度還要小1000倍。在這樣的小尺寸上的光捕獲的壽命是如此之短，光在這個(gè)時(shí)間內僅有幾十或幾百次的上下回旋。這一研究打開(kāi)了具有相干光源的芯片研究的新的前景，如小型化和超快激光器的應用。

　　在這項工作中的激光操作是基于銀納米粒子，粒子被放置在一個(gè)周期陣列中。與傳統的激光信號的反饋是通過(guò)普通的鏡子的激光器相比，這種納米激光器利用銀納米粒子之間的輻射耦合。這100個(gè)納米尺寸的粒子作為微小的天線(xiàn)。生產(chǎn)高強度激光，粒子間的距離與波長(cháng)匹配，所有的粒子陣列的輻射一致。有機熒光分子被用來(lái)提供所需的激光的輸入能量(增益)。

　　暗模式中的激光

　　實(shí)現這種激光器的一個(gè)主要挑戰是，對于增益來(lái)說(shuō)，在這樣小的尺寸下，光可能不能存在足夠長(cháng)的時(shí)間。研究人員發(fā)現了一個(gè)解決這個(gè)潛在問(wèn)題的方法：他們在暗模式下產(chǎn)生激光。

　　“暗模式可以考慮常規天線(xiàn)進(jìn)行直觀(guān)地理解：?jiǎn)翁炀€(xiàn)，當施加驅動(dòng)電流時(shí)，輻射會(huì )很強烈，而如果施加相反的電流驅動(dòng)，而且放置的 位置非常接近對方時(shí)，兩根天線(xiàn)的輻射就會(huì )很小”該學(xué)院的教授PIVI TRM解釋說(shuō)。“納米粒子陣列中的暗模式在每個(gè)納米顆粒中產(chǎn)生類(lèi)似的相反相位電流，但現在可實(shí)現可見(jiàn)光的頻率”，她繼續。

　　“黑暗模式是有吸引力的，對于這種應用所需要的功耗低。但不加上任何技巧，黑暗模式激光會(huì )是無(wú)用的，因為光是困在納米顆粒陣列中而不能離開(kāi)的”，該項研究的科學(xué)家Tommi Hakala補充說(shuō)。“但是，利用陣列的小尺寸，我們發(fā)現了一個(gè)光的引導路徑。指向陣列的邊緣，納米粒子的行為開(kāi)始變得越來(lái)越像普通的天線(xiàn)，會(huì )輻射到外部世界中”，博士生Heikki Rekola說(shuō)道。

　　研究小組利用納米加工設施和國家Otanano研究中心的潔凈室設備進(jìn)行該項研究。