硅粒子拉曼频移制备纳米光发射器及激光器

2016-05-03 12:05

　　莫斯科物理技术学院和澳大利亚国立大学科学家实验验证了硅纳米粒子可以显著地增大拉曼效应强度，有望构建纳米光发射器及放大器应用于光通讯中。在这种情况下，拉曼效应用于红移光波长。

　　迄今为止，波导管和球形微腔广泛用于拉曼效应放大。但是，通信设备小型化趋势需要开发更小的光学组件。

　　一个科学家团队（包括莫斯科物理技术学院Denis Baranov）致力于寻找拉曼放大器小型化方式。

　　研究人员利用硅纳米微粒提供Mie光学共振，其存在于任何一个球形粒子中，共振波长取决于粒子尺寸。其中发生于最大波长的共振态被称作磁偶极子共振。由于硅具有高折射率，其磁偶极子共振可在纳米粒子光学范围观察到（波长超过300nm），其直径接近100nm。

　　这就使得更小的硅纳米粒子可被当作微型成分来提高多种光学现象，包括自发光发射，增强光吸收以及高谐波振荡。

在暗场图片中大量具有不同直径的硅粒子

　　不同尺寸，不同共振波长

　　科学家研究了不同尺寸的硅纳米粒子的行为。为了确定微粒尺寸，科学家将微粒放置在显微镜下通过白光照明。不同直径的微粒具有不同波长的Mie共振，最终导致在暗场图片中出现不同颜色。

　　随后科学家进一步测试了拉曼光谱强度和硅粒子直径的关系。在共振粒子直径处具有最强的拉曼光谱，这与其提出的理论完全一致。共振粒子拉曼光谱强度比非共振粒子尺寸大超过100倍。

　　莫斯科物理技术学院硕士研究生Denis Baranov表示："在实际应用中，拉曼效应非常有用，不仅仅是在化学成分探测方面，在远距离传输信息方面也是作用明显。"

　　纳米激光器

　　硅纳米粒子可用于光纤网络微型光放大器的发展基础。未来，这些微粒将为构建紧凑型纳米激光器提供平台，用于医疗及活组织检测应用。特别是，通过探测人体微粒拉曼信号，可帮助医生跟踪药品微粒及功效。

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