芬蘭大學(xué)研制出超快速可調(diào)諧納米粒子陣列激光器

  ICCSZ訊 來自芬蘭阿爾托大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家們將有機(jī)染料材料與金屬納米結(jié)構(gòu)(金納米顆粒)結(jié)合起來，以快速產(chǎn)生激光脈沖來展示超快激光。這種超快調(diào)制速度可用于傳感器和光開關(guān)。

  該有機(jī)染料納米粒子陣列激光器顯示出超過100GHz的調(diào)制帶寬。研究人員表明，激光調(diào)制速度可以通過陣列參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

產(chǎn)生激光脈沖的納秒粒子陣列激光脈沖的時(shí)間為1皮秒

  實(shí)驗(yàn)過程

  為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，芬蘭阿爾托大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)將金納米顆粒放在玻璃上，并將樣品浸入到有機(jī)發(fā)光材料中。納米粒子非常緊湊的以正方形排列。研究人員表示，納米顆粒的排列(陣列)改善了納米激光器的方向性。

  電場位于金納米粒子周圍，形成高場強(qiáng)度，加速了有機(jī)染料中的分子動(dòng)力學(xué)。據(jù)研究人員介紹，電磁場和導(dǎo)電金納米顆粒相互作用并與有機(jī)染料相互作用，產(chǎn)生定向激光脈沖，其脈沖寬度為1秒(皮秒)。在染料發(fā)射的藍(lán)色側(cè)觀察到了等離子體激射模式。

  激光被金納米顆粒擠壓成亞波長尺寸;然后它從表面晶格共振模式中以皮秒速度快速集中的以激光脈沖形式逃逸。

  納米粒子陣列激光器產(chǎn)生的脈沖非?？?，以至于沒有傳統(tǒng)的電子攝像機(jī)可以捕捉到它的動(dòng)態(tài)。研究人員使用另一臺激光器作為“相機(jī)”，拍攝非常快速的小型激光圖像——一種稱為泵浦探測光譜學(xué)的方法。

  由于速度巨大，測量脈沖的屬性是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

  關(guān)鍵成就

  P?iviT?rm?教授說道：“我們研究的關(guān)鍵成就是，我們成功地通過實(shí)驗(yàn)證明激光脈沖確實(shí)超快，激光產(chǎn)生在光線與金屬中運(yùn)動(dòng)電子的混合光學(xué)模式。這些模式被稱為表面晶格共振?！?

  這種激光脈沖可能潛在地用于提高光通信的速度以及使用光處理信息的設(shè)備(例如照相機(jī)和晶體管)的性能。世界各地的多個(gè)實(shí)驗(yàn)室都創(chuàng)建了納米激光器。但據(jù)研究人員介紹，這些納米激光器的超快潛力直到阿爾托團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)才得到證實(shí)。

  研究人員Konstantinos Daskalakis表示：“我們想要了解我們能夠以多塊的速度打開和關(guān)閉激光裝置，快速生成激光脈沖在信息處理中應(yīng)用廣泛，并且可以提高光電設(shè)備的響應(yīng)速度。”

  參考文獻(xiàn)

  “Ultrafast Pulse Generation in an Organic Nanoparticle-Array Laser”Konstantinos S. Daskalakis , Aaro . V?kev?inen, Jani-Petri Martikainen, Tommi K. Hakala, and P?ivi T?rm?. Nano Lett., 2018, 18 (4), pp 2658–2665. DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00531

  原標(biāo)題：激光器| 芬蘭阿爾托大學(xué)研究出超快速可調(diào)諧納米粒子陣列激光器，可用于傳感器和光開關(guān)