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芬兰大学研制出超快速可调谐纳米粒子阵列激光器

摘要:来自芬兰阿尔托大学的研究团队的科学家们将有机染料材料与金属纳米结构(金纳米颗粒)结合起来,以快速产生激光脉冲来展示超快激光。这种超快调制速度可用于传感器和光开关。该有机染料纳米粒子阵列激光器显示出超过100GHz的调制带宽。研究人员表明,激光调制速度可以通过阵列参数进行调整。

  ICCSZ讯 来自芬兰阿尔托大学的研究团队的科学家们将有机染料材料与金属纳米结构(金纳米颗粒)结合起来,以快速产生激光脉冲来展示超快激光。这种超快调制速度可用于传感器和光开关。

  该有机染料纳米粒子阵列激光器显示出超过100GHz的调制带宽。研究人员表明,激光调制速度可以通过阵列参数进行调整。

产生激光脉冲的纳秒粒子阵列激光脉冲的时间为1皮秒

  实验过程

  为了进行实验,芬兰阿尔托大学的研究团队将金纳米颗粒放在玻璃上,并将样品浸入到有机发光材料中。纳米粒子非常紧凑的以正方形排列。研究人员表示,纳米颗粒的排列(阵列)改善了纳米激光器的方向性。

  电场位于金纳米粒子周围,形成高场强度,加速了有机染料中的分子动力学。据研究人员介绍,电磁场和导电金纳米颗粒相互作用并与有机染料相互作用,产生定向激光脉冲,其脉冲宽度为1秒(皮秒)。在染料发射的蓝色侧观察到了等离子体激射模式。

  激光被金纳米颗粒挤压成亚波长尺寸;然后它从表面晶格共振模式中以皮秒速度快速集中的以激光脉冲形式逃逸。

  纳米粒子阵列激光器产生的脉冲非常快,以至于没有传统的电子摄像机可以捕捉到它的动态。研究人员使用另一台激光器作为“相机”,拍摄非常快速的小型激光图像——一种称为泵浦探测光谱学的方法。

  由于速度巨大,测量脉冲的属性是一个重大挑战。

  关键成就

  P?iviT?rm?教授说道:“我们研究的关键成就是,我们成功地通过实验证明激光脉冲确实超快,激光产生在光线与金属中运动电子的混合光学模式。这些模式被称为表面晶格共振。”

  这种激光脉冲可能潜在地用于提高光通信的速度以及使用光处理信息的设备(例如照相机和晶体管)的性能。世界各地的多个实验室都创建了纳米激光器。但据研究人员介绍,这些纳米激光器的超快潜力直到阿尔托团队的实验才得到证实。

  研究人员Konstantinos Daskalakis表示:“我们想要了解我们能够以多块的速度打开和关闭激光装置,快速生成激光脉冲在信息处理中应用广泛,并且可以提高光电设备的响应速度。”

  参考文献

  “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

  原标题:激光器| 芬兰阿尔托大学研究出超快速可调谐纳米粒子阵列激光器,可用于传感器和光开关

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