استفاده از مد­های تاریک شبکه در نانو لیزر پلاسمونیک نور مرئی

استفاده از مد­های تاریک شبکه در نانو لیزر پلاسمونیک نور مرئی

محققین دانشگاه آلتو از مدهای تاریک شبکه[1] نانو ذرات نقره در ایجاد نانو لیزر پلاسمونیک نور مرئی استفاده کردند.
 
پژوهشگران دانشگاه آلتو (شهر ایسپو، فنلاند) اولین گروهی هستند که نانو لیزر پلاسمونیک را در فرکانسهای نور مرئی توسعه داده و به اصطلاح از مد­های تاریک شبکه استفاده می­کنند [1]. طول عمر نور به دام افتاده در ابعاد نانو لیزر آنقدر کوتاه­ است که نور تنها حدود ده ­ها یا صدها بار رفت و برگشت میکند. این نتایج چشم انداز جدیدی را برای منابع نور همدوس بسیار کوچک و فوق سریع با توانایی قرارگیری روی تراشه، باز می­کند.  
عملکرد این لیزر بر پایه نانو ذرات نقرة مرتب شده در یک آرایه متناوب است. بر خلاف لیزرهای معمول با آینه ­های معمولی، این نانو لیزر از جفت ‌شدگی تابشی بین نانو ذرات نقره استفاده می­کند. این ذرات 100 نانومتری به عنوان آنتن­های کوچک عمل می­کنند. برای ایجاد نور لیزر با شدت بالا، فاصله بین ذرات با طول موج لیزر منطبق میشود تا تمام ذرات به صورت هماهنگ تابش کنند. انرژی ورودی (بهره) مورد نیاز برای لیز دادن از مولکول­های فلورسنت آلی تأمین می‏شود.
چالش عمده این روش در دستیابی به لیزر، دوام نور در مدت زمان کافی در چنین ابعاد کوچکی است. یک راه حل هوشمندانه برای این مشکل بالقوه که توسط پژوهشگران ارائه شد، تولید لیزر در مد­های تاریک است.
دکتر پایوی تورما می­گوید: "مد تاریک با در نظر گرفتن آنتن­های منظم قابل درک است. یک تک آنتن زمانی که تحت تأثیر جریان شروع به‌ کار مي‌کند، به شدت تابش می­کند؛ در حالیکه دو آنتن اگر با جریانهای مخالف شروع به کار کنند و بسیار نزدیک به یکدیگر قرار بگیرند، بسیار کم تابش میکنند. بنابراین به‌ طور مشابه حالت تاریک در یک آرایه نانو ذره­ ای، شامل جریان­های با فاز مخالف در هر نانو ذره است که در حالت عادی فرکانس­های نور مرئی را تابش می‌کنند."
آقای تامی هاکالا، یکی از اعضای هیأت علمی میگوید: "حالت­های تاریک برای کاربردهایی با مصرف برق پایین، مورد توجه قرار می‏گیرد؛ اما بدون استفاده از هیچ ترفندی، لیز دادن حالت تاریک ممکن است کاملاً بدون استفاده باشد زیرا اساساً این نور در آرایش نانو ذره­ ای به دام افتاده و نمی­تواند خارج شود."
آقای هیکی رکولا، از دانشجویان دکتری می‌گوید: "با استفاده از یک آرایه کوچک، راه فراری برای نور پیدا کردیم، به صورتیکه از لبه­ های آرایه، نانو ذرات، بسیار  شبیه آنتن­هایی رفتار می­کنند که به بیرون تابش دارند."  

 
 
 
Reference:
[1] T. K. Hakala et al., “Lasing in dark and bright modes of a finite-sized plasmonic lattice,” Nature Communications; DOI:10.1038/NCOMMS13687.
 
Source: http://www.laserfocusworld.com/articles/2017/01/visible-light-plasmonic-nanolaser-uses-dark-lattice-modes.html
 
 
 

[1] Dark Lattice Modes

   1396/9/12 10:37