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科学家用开放式盒子中的等离子体创建微型激光器 NIST和马里兰大学的WenqiZhu，与NIST的物理学家HenriLezec和AmitAgrawal在最新版“ScienceAdvances”期刊上描述了他们的工作成果（"Surface-Plasmon-Polariton Laser based on a MetallicTrench Fabry-Perot Resonator"）。该成果由中国南京大学和密歇根大学联合完成。  插图描绘了由银制成的空腔和侧壁，形成了由NIST工作的科学家制造的微型激光器。空腔的超薄涂层（平红色层）是用于在上方照射下（蓝-绿光束）激发SPP激光的放大层；少量的激光通过位于腔体表面正下方的纳米级凹口射出，使得研究人员能够监测由腔体层上的分子激发的小的波长偏移。（图片：NIST） 新型激光器的发展依赖于光粒子（光子）与沿着金属表面漂浮的大量的电子之间的相互作用。大量的电子中光子和波之间的相互作用产生一种特殊类型的光波，称为紧密限制在金属表面上传播的表面等离子体激元（SPP）。这种限制使SPP对位于金属表面上的任何物体都非常敏感。 作为构建微型激光器的第一步，该团队用银制成一个小的沟槽形开口腔体，SPPs可以在腔体中谐振。腔体是一个平坦的表面，侧面是微小的镜状侧壁，侧壁能够来回反射表面波。 通过精细的制造，谐振腔具有两个关键特性：其所有内表面在原子尺度上是平滑的，厚度变化不超过几纳米，其侧壁垂直于平坦空腔的底板。通过使用精确图案化的硅模板将银塑造成型，这使得SPP能够在数百次之间来回反射的设计成为可能，而不会损失显着的能量，如长时间保持纯音符的吉他弦。被称为高品质因素或高Q值的特性对于构建激光器至关重要。对于任何只使用SPPs的可见光谐振器，由团队测量的Q值是迄今为止最高的。 高的Q值还使腔体能够作为SPPs的很合适的选择性滤光器，只有很窄的一段波长的波在腔内可以谐振。这个窄的范围是重要的，因为它使得谐振腔（即使是在它成为激光器的一部分之前）成为它所处环境（产生的微粒物质或添加到腔体底板上的薄膜）微小变化的高灵敏度检测器。这种变化使空腔中谐振的波长的中心偏移。 Lezec说道：“通过实现窄带波长的共振，波长的变化是清晰的，开放的腔体可以作为一个非常敏感的检测器。” 在证明该腔可用作传感器之后，然后该团队将设计重心转向了激光。他们这样做是通过在腔体中加入放大通过结构传播的SPP的强度超薄涂层。Lezec指出，这是通过操纵在单个平面金属表面上传播的SPP而构建的第一个纳米级激光器。 仿真表明，SPP激光器可以成为生物、化学和环境材料的灵敏探测器，而不仅仅是使用谐振腔。激光器的设计还使得它能够容易地集成到光子电路中，并且还可以实现新的量子等离子体激元、物质与光的量子特性的纳米尺度相互作用等方面的研究。 原文链接：https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=48314.php 关键词： 激光器
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