Spaser - Spaser

En spaser eller plasmonisk laser er en type laser som tar sikte på å begrense lys i en subbølgelengde skala langt under Rayleighs diffraksjonsgrense for lys , ved å lagre noe av lysenergien i elektronsvingninger som kalles overflate plasmon polaritons . Fenomenet ble først beskrevet av David J. Bergman og Mark Stockman i 2003. Ordet spaser er et akronym for " overflate plasmon forsterkning ved stimulert stråling". De første slike enheter ble kunngjort i 2009 av tre grupper: en 44- nanometer -diameter nanopartikkel med en gull kjerne omgitt av en farget silika gevinst medium skapt av forskere fra Purdue, Norfolk State og Cornell universiteter, en nanowire på lerretet av en Berkeley -gruppen, og et halvlederlag på 90 nm omgitt av sølv pumpet elektrisk av grupper ved Eindhoven University of Technology og ved Arizona State University. Mens Purdue-Norfolk State-Cornell-teamet demonstrerte den begrensede plasmoniske modusen, demonstrerte Berkeley-teamet og Eindhoven-Arizona State-teamet lasing i den såkalte plasmoniske gapemodusen. I 2018 demonstrerte et team fra Northwestern University en avstembar nanolaser som kan bevare sin høye kvalitet ved å utnytte hybrid quadrupole plasmoner som en optisk tilbakemeldingsmekanisme.

Spaseren er en foreslått nanoskala for optiske felt som blir undersøkt i en rekke ledende laboratorier rundt om i verden. Spasere kan finne et bredt spekter av applikasjoner, inkludert nanoskala litografi , fabrikasjon av ultraraske fotoniske nanokretser, enkeltmolekylær biokjemisk sensing og mikroskopi.

Fra Nature Photonics :

En spaser er den nanoplasmoniske motparten til en laser , men den avgir (ideelt sett) ikke fotoner . Det er analogt med den konvensjonelle laseren, men i en spaser erstattes fotoner med overflateplasmoner og resonanshulen erstattes av en nanopartikkel, som støtter de plasmoniske modusene. På samme måte som en laser er energikilden for spasemekanismen et aktivt (forsterknings) medium som er begeistret eksternt. Dette eksitasjonsfeltet kan være optisk og ikke relatert til spaserens driftsfrekvens; for eksempel kan en spaser operere i det nær- infrarøde, men eksitasjonen av forsterkningsmediet kan oppnås ved hjelp av en ultrafiolett puls. Grunnen til at overflateplasmoner i en spaser kan fungere analogt med fotoner i en laser, er at deres relevante fysiske egenskaper er de samme. For det første er overflateplasmoner bosoner : de er vektoreksitasjoner og har spinn 1, akkurat som fotoner gjør. For det andre er overflateplasmoner elektrisk nøytrale eksitasjoner. Og for det tredje er overflateplasmoner de mest kollektive materialoscillasjonene som er kjent i naturen, noe som betyr at de er de mest harmoniske (det vil si at de interagerer veldig svakt med hverandre). Som sådan kan overflateplasmoner gjennomgå stimulert utslipp, som akkumuleres i en enkelt modus i store mengder, som er det fysiske grunnlaget for både laseren og spaseren.

Studie av den kvantemekaniske modellen til spaseren antyder at det skal være mulig å produsere en spasingsenhet som er analog i funksjon til MOSFET -transistoren , men dette er ennå ikke eksperimentelt verifisert.

Se også

Referanser

Videre lesning