Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с плазменного лазера )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Спазер или плазмонный лазер представляет собой тип лазера , который направлен на Confine света при субволновом масштабе значительно ниже Рэлеи дифракционного предела света , пути хранения некоторых из световой энергии в электронных колебаниях , называемых поверхностными плазмоны поляритонами . [1] [2] [3] [4] [5] Это явление было впервые описано Бергманом и Стокманом в 2003 году. [6] Слово спазер является аббревиатурой от « усиления поверхностных плазмонов за счет вынужденного излучения». [6] Первые такие устройства были анонсированы в 2009 году тремя группами: наночастица диаметром 44 нанометра с золотым сердечником, окруженная усиливающей средой из окрашенного кремнезема, созданная исследователями из университетов Purdue, Norfolk State и Cornell [7], нанопроволока на серебряном экран группы Беркли, [1] и полупроводниковый слой 90 нм, окруженный серебром, электрически накачиваемый группами в Технологическом университете Эйндховена и в Университете штата Аризона. [4] В то время как группа Purdue-Norfolk State-Cornell продемонстрировала ограниченный плазмонный режим, команда Berkeley и команда Eindhoven-Arizona State продемонстрировали генерацию в так называемом режиме плазмонного зазора.

Спазер - это предлагаемый наноразмерный источник оптических полей , который исследуется в ряде ведущих лабораторий по всему миру. Спазеры могут найти широкий спектр применений, включая наноразмерную литографию , изготовление сверхбыстрых фотонных нано-схем, биохимическое зондирование одиночных молекул и микроскопию.

Из Nature Photonics : [8]

Спазер - это наноплазмонный аналог лазера , но он (в идеале) не излучает фотоны . Он аналогичен обычному лазеру, но в спазере фотоны заменяются поверхностными плазмонами, а резонансная полость заменяется наночастицей, которая поддерживает плазмонные моды. Источником энергии для механизма разряда, как и в случае лазера, является активная (усиливающая) среда, возбуждаемая извне. Это поле возбуждения может быть оптическим и не зависеть от рабочей частоты спазера; например, спазер может работать в ближнем инфракрасном диапазоне, но возбуждение активной среды может быть достигнуто с помощью ультрафиолетового излучения.пульс. Причина того, что поверхностные плазмоны в спазере могут работать аналогично фотонам в лазере, заключается в том, что их соответствующие физические свойства одинаковы. Во-первых, поверхностные плазмоны - это бозоны : они являются векторными возбуждениями и имеют спин 1, как и фотоны. Во-вторых, поверхностные плазмоны - это электрически нейтральные возбуждения. В-третьих, поверхностные плазмоны - это наиболее коллективные материальные колебания, известные в природе, что означает, что они являются наиболее гармоничными (то есть очень слабо взаимодействуют друг с другом). Таким образом, поверхностные плазмоны могут подвергаться вынужденному излучению, накапливаясь в одном режиме в большом количестве, что является физической основой как лазера, так и спазера.

Изучение квантово-механической модели спазера предполагает, что должно быть возможно изготовление спейсингового устройства, аналогичного по функциям полевому МОП- транзистору [9], но это еще не подтверждено экспериментально.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Oulton, Руперт Ф .; Sorger, Volker J .; Зентграф, Томас; и другие. (2009). «Плазмонные лазеры в глубокой субволновой шкале» (PDF) . Природа . 461 (7264): 629–632. Bibcode : 2009Natur.461..629O . DOI : 10,1038 / природа08364 . hdl : 10044/1/19116 . ISSN  0028-0836 . PMID  19718019 . S2CID  912028 .
  2. ^ Ма, Рен-Мин; Oulton, Rupert F .; Sorger, Volker J .; и другие. (2010). "Плазмонный лазер с субдифракционным ограничением при комнатной температуре путем полного внутреннего отражения". Материалы природы . 10 (2): 110–113. arXiv : 1004,4227 . Bibcode : 2011NatMa..10..110M . DOI : 10.1038 / nmat2919 . ISSN 1476-1122 . PMID 21170028 . S2CID 10624501 .   
  3. ^ Ногинов, М.А.; Zhu, G .; Белгрейв, AM; и другие. (2009). «Демонстрация нанолазера на основе спазера». Природа . 460 (7259): 1110–1112. Bibcode : 2009Natur.460.1110N . DOI : 10,1038 / природа08318 . ISSN 0028-0836 . PMID 19684572 . S2CID 4363687 .   
  4. ^ а б Хилл, Мартин; Марелл, Милан; Леонг, Юнис; и другие. (2009). «Генерация в плазмонных волноводах металл-диэлектрик-металл субволновой длины» . Оптика Экспресс . 17 (13): 11107–11112. Bibcode : 2009OExpr..1711107H . DOI : 10,1364 / OE.17.011107 . PMID 19550510 . 
  5. ^ Кумар, Паван; Трипати, ВК; Лю, CS (2008). «Поверхностный плазмонный лазер». J. Appl. Phys . 104 (3): 033306–033306–4. Bibcode : 2008JAP ... 104c3306K . DOI : 10.1063 / 1.2952018 .
  6. ^ a b Бергман, Дэвид Дж .; Штокман, Марк I. (2003). "Усиление поверхностного плазмона вынужденным излучением: квантовая генерация когерентных поверхностных плазмонов в наносистемах" . Phys. Rev. Lett . 90 (2): 027402. Bibcode : 2003PhRvL..90b7402B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.90.027402 . PMID 12570577 . S2CID 10798864 .  
  7. ^ Bourzac, Кэтрин (17 августа 2009). «Самый маленький лазер из когда-либо созданных» . Обзор технологий Массачусетского технологического института .
  8. Перейти ↑ Stockman, Mark I. (июнь 2008 г.). «Спасеры объяснили». Природа Фотоника . 2 (6): 327–329. Bibcode : 2008NaPho ... 2..327S . DOI : 10.1038 / nphoton.2008.85 . ISSN 1749-4885 . 
  9. Перейти ↑ Stockman, Mark I. (2010). «Спазер как наноразмерный квантовый генератор и сверхбыстрый усилитель». Журнал оптики . 12 (2): 024004. arXiv : 0908.3559 . Bibcode : 2010JOpt ... 12b4004S . DOI : 10.1088 / 2040-8978 / 12/2/024004 . ISSN 2040-8978 . S2CID 2089181 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Галанжа, Екатерина I .; Вайнгольд, Роберт; Недосекин, Дмитрий А .; и другие. (2017). «Спазер как биологический зонд» . Nature Communications . 8 (1): 15528. Bibcode : 2017NatCo ... 815528G . DOI : 10.1038 / ncomms15528 . ISSN  2041-1723 . PMC  5472166 . PMID  28593987 .