Spaser - Spaser
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 . Это явление было впервые описано Дэвидом Дж. Бергманом и Марком Стокманом в 2003 году. Слово спазер является аббревиатурой от « усиления поверхностного плазмона за счет вынужденного излучения». Первые такие устройства были анонсированы в 2009 году тремя группами: наночастица диаметром 44 нанометра с золотым ядром, окруженная окрашенной кремнеземной усиливающей средой, созданная исследователями из университетов Пердью, Норфолк и Корнелл, нанопроволока на серебряном экране Группа Беркли и полупроводниковый слой толщиной 90 нм, окруженный серебром, электрически накачиваемый группами из Технологического университета Эйндховена и Университета штата Аризона. В то время как группа Purdue-Norfolk State-Cornell продемонстрировала ограниченный плазмонный режим, команда Berkeley и группа Eindhoven-Arizona State продемонстрировали генерацию в так называемом режиме плазмонного промежутка. В 2018 году команда из Северо-Западного университета продемонстрировала настраиваемый нанолазер, который может сохранять высокое качество мод, используя гибридные квадрупольные плазмоны в качестве механизма оптической обратной связи.
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 журнала Nature Photonics :
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 с лазером, 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 импульса. 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 позволяет предположить, что возможно изготовление спейсингового устройства, аналогичного по функциям полевому МОП- транзистору, но это еще не было экспериментально подтверждено.
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- 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 .