激光技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步,改變了人類(lèi)的生活。其中微型化激光光源成為目前的研究熱點(diǎn)之一。得益于金屬等離激元的光場(chǎng)強(qiáng)局域化作用,等離激元納米激光器不僅能夠獲得突破光學(xué)衍射極限的超小物理尺寸,而且可以實(shí)現(xiàn)大調(diào)制速度以及極小的激射閾值,從而受到廣泛的關(guān)注。對(duì)國(guó)內(nèi)外等離激元納米激光器的近期進(jìn)展進(jìn)行了綜述,從增益介質(zhì)、金屬種類(lèi)和器件結(jié)構(gòu)三個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比總結(jié),最后對(duì)等離激元納米激光器的未來(lái)發(fā)展?jié)摿M(jìn)行討論和展望。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)激光. 2020,47(07)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：17 頁(yè)

【部分圖文】：

多種等離激元激光器的結(jié)構(gòu)示意圖[15,29,32-34]。 (a)三維限制的有機(jī)熒光分子包裹金顆粒的核殼結(jié)構(gòu);(b)一維限制的

盡管人們對(duì)等離激元納米激光的物理機(jī)制仍然存在爭(zhēng)議,但是普遍接受的觀點(diǎn)是等離激元耦合作用下的受激輻射與常規(guī)光學(xué)腔激光器的受激輻射機(jī)制不同。常規(guī)激光器的受激輻射源自處于激發(fā)態(tài)的偶極子在外來(lái)輻射場(chǎng)的作用下輻射光子。此時(shí),外來(lái)輻射的能量必須恰好是兩能級(jí)的能量差[43-44]。受激輻射發(fā)出的光子和外來(lái)光子的頻率、相位、傳播方向以及偏振狀態(tài)全相同,受激輻射是產(chǎn)生激光的必要條件[45]。基于等離激元的激發(fā)機(jī)制,人們認(rèn)為等離激元作用下的激光行為是等離激元與光子耦合形成的,光子借助等離激元微納光腔得以實(shí)現(xiàn)放大受激輻射[46]。目前人們普遍認(rèn)為在等離激元耦合增強(qiáng)作用下,增益介質(zhì)中的激子和等離激元形成共振耦合,形成了新的準(zhǔn)粒子:等離激元-激子耦合極化子[17,23,47-49]。如圖3(a)所示,受到激發(fā)的激子與等離激元之間形成了一種非輻射的能量轉(zhuǎn)移通道。換句話說(shuō),這種等離激元與激子的耦合行為為激光器提供了第三種復(fù)合通道。北京大學(xué)馬仁敏教授對(duì)等離激元納米激光器進(jìn)行了實(shí)空間、動(dòng)量空間和頻率空間的全維度同時(shí)成像,結(jié)果表明等離激元納米激光器與傳統(tǒng)激光器相比存在本質(zhì)的區(qū)別,其輻射場(chǎng)可以全部由金屬中自由電子振蕩形成的表面等離激元形式構(gòu)成[50],從而在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了這種超快的能量傳輸過(guò)程。這種新的準(zhǔn)粒子具有玻色子特性并逐漸被廣泛接受[圖3(b)],極化子所形成的相干特性近期在一些VCSEL和等離激元結(jié)構(gòu)中也已經(jīng)被觀察到[51-57]。也有觀點(diǎn)認(rèn)為等離激元激光源自于一種四能級(jí)增益介質(zhì)和等離激元的耦合過(guò)程[圖3(c)],等離激元共振耦合作用增強(qiáng)了增益介質(zhì)中的激光能級(jí),使其更容易產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn),形成激光[29]。2.1 基于表面等離極化激元的激光器

等離激元納米激光的特性圖。 (a)(b)閾值附近的激射光譜和光輸出功率曲線中“S”型轉(zhuǎn)折點(diǎn)[81-82];

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3432154