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基于混合表面等离子体波导的纳米激光器 被引量:7
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作者 李志全 彭涛 +5 位作者 张明 岳中 顾而丹 李文超 冯丹丹 刘同磊 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期31-36,共6页
提出了一种基于混合表面等离子体波导(HPW)的纳米激光器,并对其进行了理论研究和仿真分析。此结构通过金属-介质界面的表面等离子体模式与高增益介质半导体纳米线波导模式耦合,使中间的空气间隙场强得到显著增大,并保持低损耗传输,实现... 提出了一种基于混合表面等离子体波导(HPW)的纳米激光器,并对其进行了理论研究和仿真分析。此结构通过金属-介质界面的表面等离子体模式与高增益介质半导体纳米线波导模式耦合,使中间的空气间隙场强得到显著增大,并保持低损耗传输,实现对输出光场的深亚波长约束。通过对几何参数进行优化,得到具有较小阈值和较高品质因数的纳米激光器。与边缘耦合混合表面等离子体纳米激光器比较可知,当二者的几何参数相同时,基于HPW的纳米激光器具有更小的阈值。 展开更多
关键词 激光器 表面等离子体 纳米激光器 有限元 混合表面等离子体波导
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Tunable artificial plasmonic nanolaser with wide spectrum emission operating at room temperature
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作者 周鹏 郭佳琦 +7 位作者 梁琨 金磊 梁熊玉 李俊强 邓绪彦 秦建宇 张家森 于丽 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第5期466-471,共6页
With the rapid development of information and communication technology,a key objective in the field of optoelectronic integrated devices is to reduce the nano-laser size and energy consumption.Photonics nanolasers are... With the rapid development of information and communication technology,a key objective in the field of optoelectronic integrated devices is to reduce the nano-laser size and energy consumption.Photonics nanolasers are unable to exceed the diffraction limit and typically exhibit low modulation rates of several GHz.In contrast,plasmonic nanolaser utilizes highly confined surface plasmon polariton(SPP)mode that can exceed diffraction limit and their strong Purcell effect can accelerate the modulation rates to several THz.Herein,we propose a parametrically tunable artificial plasmonic nanolasers based on metal–insulator–semiconductor–insulator–metal(MISIM)structure,which demonstrates its ability to compress the mode field volume toλ/14.As the pump power increases,the proposed artificial plasmonic nanolaser exhibits 20-nm-wide output spectrum.Additionally,we investigate the effects of various cavity parameters on the nanolaser’s output threshold,offering potentials for realizing low-threshold artificial plasmonic nanolasers.Moreover,we observe a blue shift in the center wavelength of the nanolaser output with thinner gain layer thickness,predominantly attributed to the increased exciton–photon coupling strength.Our work brings inspiration to several areas,including spaser-based interconnects,nano-LEDs,spontaneous emission control,miniaturization of photon condensates,eigenmode engineering of plasmonic nanolasers,and optimal design driven by artificial intelligence(AI). 展开更多
关键词 surface plasmon polaritons nanolaser ULTRAFAST MISIM
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级联耦合纳米激光器混沌时延特征消除和带宽增强
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作者 穆鹏华 陈昊 +1 位作者 刘国鹏 胡国四 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期184-193,共10页
纳米激光器作为光学源的重要组成部分,其非线性动力学更是成为近年来研究的热点之一.本文针对级联耦合纳米激光器系统中时延特征和带宽特性进行了研究.引入0-1混沌测试对纳米激光器的动力学特性进行了量化,利用自相关函数分析激光器输... 纳米激光器作为光学源的重要组成部分,其非线性动力学更是成为近年来研究的热点之一.本文针对级联耦合纳米激光器系统中时延特征和带宽特性进行了研究.引入0-1混沌测试对纳米激光器的动力学特性进行了量化,利用自相关函数分析激光器输出信号中的时延特征.仿真中,针对中间纳米激光器是否带有明显时延特征峰的两种情况进行对比分析.研究结果表明:选择合适的系统参数,可以使从纳米激光器始终输出无明显时延特征的宽带混沌信号.通过改变频率失谐参数使得中间纳米激光器存在明显的时延特征,此时从纳米激光器可以在较小的参数区间内输出时延抑制及带宽增强的混沌信号,当中间纳米激光器时延信号完全隐藏时,从纳米激光器可以在较大的参数平面上实现时延特征的抑制,同时带宽得到明显展宽.此外,还通过绘制频率失谐及注入强度下从纳米激光器输出的二维空间分布图和带宽线图,确定了纳米激光器在混沌信号下能够同时实现抑制时延特征与带宽增大的较宽参数范围.这对于实现保密性增强的混沌光通信应用提供了重要理论基础. 展开更多
关键词 纳米激光器 混沌 时延 带宽
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基于共振波导光栅结构准连续域束缚态的低阈值纳米激光器的数值研究 被引量:2
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作者 闫梦 孙珂 +3 位作者 宁廷银 赵丽娜 任莹莹 霍燕燕 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期85-93,共9页
纳米激光作为一种纳米级相干光源,是光电集成芯片的关键器件.激光器进一步小型化的阻碍在于随着激光器谐振腔体积的减小,其损耗迅速增大.连续域束缚态(bound states in the continuum,BICs)能有效降低全介质结构的辐射损耗.本文提出一... 纳米激光作为一种纳米级相干光源,是光电集成芯片的关键器件.激光器进一步小型化的阻碍在于随着激光器谐振腔体积的减小,其损耗迅速增大.连续域束缚态(bound states in the continuum,BICs)能有效降低全介质结构的辐射损耗.本文提出一种基于全介质共振波导光栅(resonant waveguide grating structures,RWGs)准BIC的纳米激光器,可有效降低纳米激光器的阈值.将传统两部分光栅转换为四部分光栅,可激发波导结构的准BIC模式.本文数值研究了该模式的受激辐射放大特性.结果表明:TE偏振光照射下,基于四部分光栅的RWG结构的纳米激光阈值比基于传统RWG结构的阈值低20.86%.TM偏振光照射时,阈值比传统RWG结构降低了3.3倍.而且TE偏振光照射时纳米激光的阈值比TM偏振光照射时阈值大约低一个数量级,这是因为TE偏振光照射时,结构的电场局域在波导层内,增强了光与增益材料的相互作用,从而降低了纳米激光的阈值. 展开更多
关键词 连续域束缚态 纳米激光 低阈值 Q因子
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Polariton lasing in Mie-resonant perovskite nanocavity
5
作者 Mikhail A.Masharin Daria Khmelevskaia +12 位作者 Valeriy I.Kondratiev Daria I.Markina Anton D.Utyushev Dmitriy M.Dolgintsev Alexey D.Dmitriev Vanik A.Shahnazaryan Anatoly P.Pushkarev Furkan Isik Ivan V.Iorsh Ivan A.Shelykh Hilmi V.Demir Anton K.Samusev Sergey V.Makarov 《Opto-Electronic Advances》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期27-42,共16页
Deeply subwavelength lasers(or nanolasers)are highly demanded for compact on-chip bioimaging and sensing at the nanoscale.One of the main obstacles for the development of single-particle nanolasers with all three dime... Deeply subwavelength lasers(or nanolasers)are highly demanded for compact on-chip bioimaging and sensing at the nanoscale.One of the main obstacles for the development of single-particle nanolasers with all three dimensions shorter than the emitting wavelength in the visible range is the high lasing thresholds and the resulting overheating.Here we ex-ploit exciton-polariton condensation and mirror-image Mie modes in a cuboid CsPbBr3 nanoparticle to achieve coherent emission at the visible wavelength of around 0.53μm from its ultra-small(≈0.007μm3 or≈λ3/20)semiconductor nanocav-ity.The polaritonic nature of the emission from the nanocavity localized in all three dimensions is proven by direct com-parison with corresponding one-dimensional and two-dimensional waveguiding systems with similar material parameters.Such a deeply subwavelength nanolaser is enabled not only by the high values for exciton binding energy(≈35 meV),re-fractive index(>2.5 at low temperature),and luminescence quantum yield of CsPbBr3,but also by the optimization of po-laritons condensation on the Mie resonances with quality factors improved by the metallic substrate.Moreover,the key parameters for optimal lasing conditions are intermode free spectral range and phonons spectrum in CsPbBr3,which govern polaritons condensation path.Such chemically synthesized colloidal CsPbBr3 nanolasers can be potentially de-posited on arbitrary surfaces,which makes them a versatile tool for integration with various on-chip systems. 展开更多
关键词 nanolaser PEROVSKITE POLARITON Mie resonance EXCITON-POLARITON
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光散射中的anapole态:理论、结构以及应用 被引量:1
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作者 田硕 王俊俏 +2 位作者 郜雅 梁二军 丁佩 《光散射学报》 2023年第3期217-231,共15页
光散射中的anapole态是纳米光子学领域的一种独特的光学现象,可以用Mie理论以及多极展开理论进行分析。对于最常见的一阶电anapole态,其可以看做是由笛卡尔坐标系下电偶极矩和环偶极矩的干涉相消产生,具有典型的远场散射抑制和近场增强... 光散射中的anapole态是纳米光子学领域的一种独特的光学现象,可以用Mie理论以及多极展开理论进行分析。对于最常见的一阶电anapole态,其可以看做是由笛卡尔坐标系下电偶极矩和环偶极矩的干涉相消产生,具有典型的远场散射抑制和近场增强性能。本文首先对anapole态的基本概念和理论进行阐述,其次对激发anapole态的微纳结构进行总结,最后结合anapole态独特的光学特性,对其在近场增强、非线性光学、激光等方面潜在的光子学应用和最新研究进展进行了讨论和展望。 展开更多
关键词 anapole态 MIE理论 超材料 近场增强 光学非线性 纳米激光器
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Si_(3)N_(4)/WS_(2)/Al_(2)O_(3)三明治型纳米激光器结构参数优化
7
作者 刘宁 周谷禹 +6 位作者 杨夕 徐纪鹏 洪琦琳 黄先燕 张检发 刘肯 朱志宏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期250-256,共7页
高性能的片上纳米激光器对通信、传感以及量子等领域的发展有着至关重要的意义。纳米激光器中高的光学限制因子可以保证更大的模式增益,实现更低的激光器阈值。首先阐明了借助物理气相沉积和原子层沉积制备Si_(3)N_(4)/WS_(2)/Al_(2)O_... 高性能的片上纳米激光器对通信、传感以及量子等领域的发展有着至关重要的意义。纳米激光器中高的光学限制因子可以保证更大的模式增益,实现更低的激光器阈值。首先阐明了借助物理气相沉积和原子层沉积制备Si_(3)N_(4)/WS_(2)/Al_(2)O_(3)三明治型纳米激光器阵列的工艺流程;构建了该纳米激光器的仿真模型,在仿真模型中对实际结构进行了简化并分析了Al_(2)O_(3)覆盖层厚度T、Si_(3)N_(4)微盘直径D和厚度H对光学限制因子的影响。光学限制因子随着Al_(2)O_(3)覆盖层T以及Si_(3)N_(4)微盘直径D的增加有先增加后减小的趋势,Si_(3)N_(4)微盘厚度H的减小也可以显著增加激光器的光学限制因子;最后展示了器件的荧光以及扫描电子显微镜的表征结果。该工作为集成光学芯片中可规模制备的高性能纳米激光器打下了良好基础。 展开更多
关键词 纳米光子学 纳米激光器 结构仿真 微纳加工 二维材料 物理气相沉积
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深亚波长约束的表面等离子体纳米激光器研究 被引量:4
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作者 黄洪 赵青 +2 位作者 焦蛟 梁高峰 黄小平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第13期384-389,共6页
本文提出了一种新颖的基于半导体纳米线/空气间隙/金属薄膜复合结构的表面等离子体纳米激光器,并给出了理论研究和仿真分析.这种结构通过金属界面的表面等离子体模式与高增益介质纳米线波导模式耦合,从而使场增强效应得到显著提高.同时... 本文提出了一种新颖的基于半导体纳米线/空气间隙/金属薄膜复合结构的表面等离子体纳米激光器,并给出了理论研究和仿真分析.这种结构通过金属界面的表面等离子体模式与高增益介质纳米线波导模式耦合,从而使场增强效应得到显著提高.同时通过数值仿真研究,得到该混合波导结构的模式特性和增益阈值随空气槽宽度、纳米线半径的变化规律,表明它可以实现对输出光场的深亚波长约束,同时保持低损耗传输和高场强限制能力.通过最优化选择,最终得到纳米等离子体激光器的最优结构尺寸. 展开更多
关键词 表面等离子体 混合等离子体波导 纳米激光器
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Lateral composition-graded semiconductor nanoribbons for multi-color nanolasers 被引量:1
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作者 Xiujuan Zhuang Pengfei Guo +6 位作者 Qinglin Zhang Huawei Liu Dan Li Wei Hu Xiaoli Zhu Hong Zhou Anlian Pan 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第4期933-941,共9页
Low-dimensional semiconductor nanostructures have attracted much interest for applications in integrated photonic and optoelectronic devices. Band gap engineering within single semiconductor nanoribbons helps to manip... Low-dimensional semiconductor nanostructures have attracted much interest for applications in integrated photonic and optoelectronic devices. Band gap engineering within single semiconductor nanoribbons helps to manipulate photon behavior in two different cavities (in the width and length directions) and realize new photonic phenomena and applications. In this work, lateral composition-graded semiconductor nanoribbons were grown for the first time through an improved source-moving vapor phase route. Along the width of the nanoribbon, the material can be gradually tuned from pure CdS to a highly Se-doped CdSSe alloy with a corresponding band gap modulation from 2.42 to 1.94 eV. The achieved alloy ribbons are overall high-quality crystals, and the position-dependent band-edge photoluminescence (PL) emission had a peak wavelength continuously tuned from -515 to -640 nm. These ribbons can realize multi-color lasing with three groups of lasing modes centered at 519, 557, and 623 run. It was confirmed that the red lasing was from optical resonance along the length direction, while the green and yellow lasing was from optical resonance along the width direction. These novel nanoribbon structures may be applied to many integrated photonic and optoelectronic devices. 展开更多
关键词 composition grade SEMICONDUCTOR NANORIBBON nanolaser multi-color
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Activation of silicon quantum dots and coupling between the active centre and the defect state of the photonic crystal in a nanolaser 被引量:1
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作者 黄伟其 陈汉琼 +2 位作者 苏琴 刘世荣 秦朝建 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第6期234-238,共5页
A new nanolaser concept using silicon quantum dots (QDs) is proposed. The conduction band opened by the quantum confinement effect gives the pumping levels. Localized states in the gap due to some surface bonds on S... A new nanolaser concept using silicon quantum dots (QDs) is proposed. The conduction band opened by the quantum confinement effect gives the pumping levels. Localized states in the gap due to some surface bonds on Si QDs can be formed for the activation of emission. An inversion of population can be generated between the localized states and the valence band in a QD fabricated by using a nanosecond pulse laser. Coupling between the active centres formed by localized states and the defect states of the two-dimensional (2D) photonic crystal can be used to select the model in the nanolaser. 展开更多
关键词 nanolaser Si quantum dots localized states photonic crystal
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Novel graphene enhancement nanolaser based on hybrid plasmonic waveguides at optical communication wavelength 被引量:1
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作者 Zhengjie Xu Jun Zhu +3 位作者 Wenju Xu Deli Fu Cong Hu Frank Jiang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第8期42-47,共6页
Surface plasmon polariton (SPP) nanolaser, which can achieve an all-optical circuit, is a major research topic in the field of micro light source. In this study, we examine a novel SPP graphene nanolaser in an optoe... Surface plasmon polariton (SPP) nanolaser, which can achieve an all-optical circuit, is a major research topic in the field of micro light source. In this study, we examine a novel SPP graphene nanolaser in an optoelectronic integration field. The proposed nanolaser consists of metallic silver, two-dimensional (2D) graphene and high refractive index semiconductor of indium gallium arsenide phosphorus. Compared with other metals, Ag can reduce the threshold and propagation loss. The SPP field, excited by coupling Ag and InGaAsE can be enhanced by the 2D material of graphene. In the proposed nanolaser, the maximum value of propagation loss is approximately 0.055 dB/~tm, and the normalized mode area is con- stantly less than 0.05, and the best threshold can achieve 3380 cm l simultaneously. Meanwhile, the proposed nanolaser can be fabricated by conventional materials and work in optical communication (1550 nm), which can be easily achieved with current nanotechnology. It is also an important method that will be used to overcome the challenges of high speed, miniaturization, and integration in optoelectronic integrated technology. 展开更多
关键词 GRAPHENE SPP nanolaser optical communication
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碱金属等离激元研究进展:从基础到应用(特邀) 被引量:2
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作者 张毅 傅涵堉 +2 位作者 梁洁 朱嘉 周林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期152-165,共14页
金属表面等离激元是光与金属表面自由电子集体振荡耦合形成的一种表面电磁模式,具有突破衍射极限的光传输能力和纳米尺度的电磁能量局域效应。然而,亚波长、高局域的金属表面等离激元也同时呈现出能量损耗较高的特性,这使得等离激元光... 金属表面等离激元是光与金属表面自由电子集体振荡耦合形成的一种表面电磁模式,具有突破衍射极限的光传输能力和纳米尺度的电磁能量局域效应。然而,亚波长、高局域的金属表面等离激元也同时呈现出能量损耗较高的特性,这使得等离激元光子器件的实用化仍然面临严峻挑战。碱金属作为等离激元领域的新材料,具有众多优异的性质,使之成为突破贵金属(金和银)光频损耗极限可能的材料体系之一。总结了金属表面等离激元的基本光学性质及其研究进展,在当前等离激元损耗研究的基础上,重点归纳了碱金属等离激元损耗的理论分析方法,并分析了碱金属等离激元的实验进展与当前需要解决的问题,为碱金属等离激元学的进一步发展提供了思路。 展开更多
关键词 碱金属 等离激元 损耗 纳米激光器 旋涂法
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三维光场限制的混合表面等离子体纳米激光器 被引量:3
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作者 冯丹丹 李志全 +2 位作者 岳中 刘同磊 白兰迪 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期38-44,共7页
设计了一种带圆角的金属脊和低折射率空气间隙的新型混合表面等离子体波导结构。基于有限元法建立数学模型,在工作波长为489nm的可见光波段研究了该波导的电场分布、归一化模式面积、传输距离、品质因子和珀塞尔因子随金属脊曲率半径的... 设计了一种带圆角的金属脊和低折射率空气间隙的新型混合表面等离子体波导结构。基于有限元法建立数学模型,在工作波长为489nm的可见光波段研究了该波导的电场分布、归一化模式面积、传输距离、品质因子和珀塞尔因子随金属脊曲率半径的变化情况。结果表明,调整结构参数可使波导实现超深亚波长的光场限制,同时获得较大的SPPs辐射增强倍数。在最优几何参数(纳米线半径为95nm,金属脊曲率半径为20nm)下,波导有效模式面积为0.0037λ2,品质因子为268,珀塞尔因子为65,增益阈值为0.2768μm-1,其表征激光增强值为69800。该激光器谐振腔具有超强的局域能力和激光增强能力,可以实现超深亚波长的低阈值激射。 展开更多
关键词 激光器 表面等离子体 纳米激光器 波导
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Brief history of spaser from conception to the future 被引量:3
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作者 Mark I.Stockman 《Advanced Photonics》 EI CSCD 2020年第5期26-38,共13页
A history and a glimpse into the future of spaser(acronym for"surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation")is provided.The spaser(also called a plasmonic nanolaser)is an active nanosyst... A history and a glimpse into the future of spaser(acronym for"surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation")is provided.The spaser(also called a plasmonic nanolaser)is an active nanosystem including a gain medium and a nanoplasmonic metal core.It generates coherent intense nanolocalized fields.Theoretically predicted in 2003 by Bergman and Stockman,the spaser grew into a large fundamental research and application field with thousands of publications.We review a few of them to illustrate the most important and general fundamental properties of the spaser.We also review some selected applications of spasers,in particular,to ultrasensing and biomedical problems,concentrating on cancer-cell theranostics(therapeutics and diagnostics).In conclusion,we attempt to glimpse into the future by predicting that the next big development of the spasers will be topological nano-optics,and its"killer"application will be ultrafast,high-density on-chip communications for future information processing. 展开更多
关键词 spaser plasmonic nanolaser coherent nanosource generation applications sensing THERANOSTICS
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有机微纳激光研究进展 被引量:2
15
作者 赵金阳 闫永丽 +1 位作者 赵永生 姚建年 《中国科学:化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期127-142,共16页
微纳激光器是一类尺寸或模式体积在波长或亚波长尺度的小型化激光器,由于其在超灵敏化学、生物传感和片上光信息的产生、传输、处理等领域具有重要应用而备受关注.有机材料来源广泛、吸收与发射截面大,有利于产生高的光学增益,为构筑低... 微纳激光器是一类尺寸或模式体积在波长或亚波长尺度的小型化激光器,由于其在超灵敏化学、生物传感和片上光信息的产生、传输、处理等领域具有重要应用而备受关注.有机材料来源广泛、吸收与发射截面大,有利于产生高的光学增益,为构筑低阈值激光器提供了条件;其丰富的激发态过程为激光性能的调控提供了便利.有机材料具有良好的柔性和加工性能,可以通过自组装、3D打印、喷墨打印等多种方法制备得到高品质的光学微腔.因此,有机材料极有希望成为下一代微纳激光器的理想选择.本文从光学微腔和增益介质两方面概述了有机微纳激光器的研究进展,着重介绍了通过微腔结构和有机材料的激发态过程来调控激光性能的一系列方法,介绍了具有特定功能的复合结构有机微纳激光器的设计和构筑策略,总结了有机微纳激光在化学、生物传感和光学集成等领域的应用进展,并对其未来的发展方向和研究思路进行了展望. 展开更多
关键词 纳米光子学 纳米激光器 有机纳米材料 有机光电子 激发态过程
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Applications of optically and electrically driven nanoscale bowtie antennas
16
作者 Zhongjun Jiang Yingjian Liu Liang Wang 《Opto-Electronic Science》 2022年第4期11-21,共11页
Optical antennas play an important role in optical field manipulation.Among them,nanoscale bowtie antennas have been extensively studied for its high confinement and enhancement.In this mini-review,we start with a bri... Optical antennas play an important role in optical field manipulation.Among them,nanoscale bowtie antennas have been extensively studied for its high confinement and enhancement.In this mini-review,we start with a brief introduction of bowtie antennas and underlying physics.Then we review the applications with respect to optically and electrically excited nanoscale bowtie antennas.Optically driven bowtie antennas enable a set of optical applications such as near-field imaging/trapping,nonlinear response,nanolithography,photon generation and detection.Finally,we put emphasis on the principle and applications of electrically driven bowtie antennas,an emerging method of generating ultrafast and broadband tunable nanosources.In a word,nanoscale bowtie antennas still have great potential research value to explore. 展开更多
关键词 bowtie antenna near-field imaging NANOLITHOGRAPHY NONLINEAR nanolaser inelastic tunneling
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混合表面等离子体激元的纳米激光器设计
17
作者 尤婷 吴飞 董伟 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期188-195,共8页
为了实现纳米激光器的性能优化,设计了一种基于纳米线、半圆形氟化镁、三角形空气槽和金属脊结构的纳米激光器模型。模型中耦合在低折射率电介质层中的SPP模式和纳米线波导可以在低折射率间隙下像电容器那样存储光能,从而使低折射率的... 为了实现纳米激光器的性能优化,设计了一种基于纳米线、半圆形氟化镁、三角形空气槽和金属脊结构的纳米激光器模型。模型中耦合在低折射率电介质层中的SPP模式和纳米线波导可以在低折射率间隙下像电容器那样存储光能,从而使低折射率的空气槽场强明显增大。应用有限元法在COMSOL Multiphysics软件下,分析了该纳米激光器模型的电场分布、模式特性、品质因数和增益阈值随着设计结构几何参数变化的规律,通过各部分折线图的综合分析来得出模型性能的数据。分析表明:该模型的光场约束能力较强且传播损耗较低,其中归一化面积最小可达到0.004 8,有效传输损耗最小可达到0.002。波导模场区域和限制因素表明,该激光器模型可以实现输出光场的亚波长约束。该模型基本实现了低增益阈值、低传输损耗和高品质因数的要求。 展开更多
关键词 纳米激光器 表面等离子体 模式特性 增益阈值 品质因数 有限元
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改进型混合表面等离子体微腔激光器的研究
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作者 董伟 王志斌 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第19期210-219,共10页
设计了一种拥有增益介质脊和空气间隙的改进型混合表面等离子体微腔激光器,并在微腔的两端面镀一层50 nm厚的银反射镜,有效地提高了纳米激光器的性能.基于COMSOL Multiphysics软件分别构建二维截面和三维立体模型,在1550 nm的工作波长... 设计了一种拥有增益介质脊和空气间隙的改进型混合表面等离子体微腔激光器,并在微腔的两端面镀一层50 nm厚的银反射镜,有效地提高了纳米激光器的性能.基于COMSOL Multiphysics软件分别构建二维截面和三维立体模型,在1550 nm的工作波长下对该改进型结构的传输性能以及微腔性能进行分析.结果表明:该激光器具有显著的亚波长限制能力和很大的传输距离,最长距离可以达到1.29 mm.测试该激光器的微腔性能时,通过调整结构参数获得了高质量因子、低增益阈值以及深亚波长下的超小有效模式体积0.001092μm^3和超高的Purcell因子8.29×10~5.与先前结构对比,在结构参数统一时,所设计的结构具有更低的激光激射阈值和更强的微腔局域能力.所设计的改进型混合表面等离子体微腔激光器可以作为各种光子器件的基本构建模块,并可应用于传感、纳米聚焦和纳米激光等领域. 展开更多
关键词 混合表面等离子体波导 纳米激光器 有限元法 微腔
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基于石墨烯双曲色散腔中回音廊共振的纳米激光器
19
作者 李艳 钟发成 +13 位作者 褚博 邵立 王俊俏 万明杰 杨鹏 王妍妍 丁佩 曾凡光 于占军 许坤 杜银霄 霍海波 陈卓 王振林 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2021年第10期118-129,共12页
本文设计并研究了基于石墨烯球形双曲色散超材料腔(由多层石墨烯和介质交替包裹介质核组成)中回音廊共振的纳米激光器.首先说明该石墨烯-介质核壳结构具有双曲型色散关系,支持共振波长远大于腔尺寸的回音廊模式,能够把电场局域在深度亚... 本文设计并研究了基于石墨烯球形双曲色散超材料腔(由多层石墨烯和介质交替包裹介质核组成)中回音廊共振的纳米激光器.首先说明该石墨烯-介质核壳结构具有双曲型色散关系,支持共振波长远大于腔尺寸的回音廊模式,能够把电场局域在深度亚波长的区域.另外,由于该腔支持多个不同阶次的偶极回音廊共振,并能够在不同介质层中形成强约束电场,具有高Purcell因子.因此,通过在相应的介质层引入增益,可实现多波长激射,且阈值较低.对于直径404 nm的腔,在32.3μm的激射阈值仅为80.6 cm-1.进一步说明通过改变介质折射率、石墨烯费米能级或石墨烯/介质层对数,还能够实现激射波长的宽带调谐.最后说明对于仅由2对石墨烯/介质层组成的回音廊共振腔,最大共振波长和直径比也达到约50倍,相应的激射阈值仅90.74 cm-1.该纳米激光器兼备了深度亚波长、低阈值和宽带可调谐等特性,有望在太赫兹集成器件中发挥重要的应用. 展开更多
关键词 MIE散射 石墨烯双曲色散腔 回音廊共振 纳米激光器
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紫外波长下混合表面等离子体纳米激光器
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作者 李志全 王亚娟 +3 位作者 何家欢 冯丹丹 顾而丹 李文超 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期48-55,共8页
设计了一种带有金属脊和氟化镁夹层的紫外混合表面等离子体纳米激光器。在COMSOL Multiphysics软件的基础上,使用有限元法分析了所设计激光器结构的电场分布、模式特性、品质因数和增益阈值。结果表明:在工作波长为390nm的紫外波段,通... 设计了一种带有金属脊和氟化镁夹层的紫外混合表面等离子体纳米激光器。在COMSOL Multiphysics软件的基础上,使用有限元法分析了所设计激光器结构的电场分布、模式特性、品质因数和增益阈值。结果表明:在工作波长为390nm的紫外波段,通过最优参数设计,其光场约束可达到较好的深亚波长水平,同时保持高的品质因数、低的损耗和阈值。与平坦金属层结构相比,在相同的参数下,所设计的结构具有更强的光场限制能力和更强的微腔束缚能力,有潜力使纳米设备趋于小型化和集成化。 展开更多
关键词 表面等离子体 紫外波 纳米激光器 模式特性 增益阈值 品质因数
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