Anapole激光器能产生超快脉冲进而对纳米光学器件进行管理

2017-08-18 09:04

OFweek 激光网讯：由形成储能纳米盘的半导体制成的Anapole激光器可用作硅兼容平台中纳米尺度光学器件的能量源。

阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员表示，该激光器可以做得足够小以装进计算机电路板内，同时保留其形成和控制激光脉冲的能力来操纵如数据开关、生物医学植入物和太阳能面板等事物。在anapole状态下，激光器不会向任何方向辐射能量并且能将光束缚在纳米盘内。

KAUST副教授Andrea Fratalocchi表示：“将光源降低到纳米尺度所面临的挑战是，它开始向各个方向强烈地辐射能量，而这几乎也是无法控制的。”

研究人员开发出了一款基于紧密anapole模式的纳米级激光器。通过利用anapole状态的非辐射性质，他们能够将基于InGaAs纳米盘的纳米材料设计为具有独特光学性质的芯片源。利用anapole模式的近场特征，该团队展示了一种自发极化的纳米激光器，能够将光耦合到波导通道中，其强度比传统的纳米光谱仪强4个数量级。此外，该团队还能够通过自发模式锁定几个anapole来生成超快（100飞秒）脉冲。

基于对光子的量子电动力学的模拟，研究人员表明，在anapole频率发射的纳米激光器中的光物质相互作用可以产生令人惊讶的稳定状态，其中光能被强烈地集中在anapole内并且在纳米结构外的亚波长区域实现瞬间传输。

这种“anapole纳米激光器”可用于一系列应用，从有效的能量耦合到超快速脉冲的产生，而不需要外部设计元素。

Fratalocchi指出，观察者似乎看不见这种纳米激光器，直到受到附近物体的干扰。因此，将圆柱形光源布置成环路可能产生光发射的链式反应，可调低至飞秒（fs）脉冲时间。他表示：“你可以将这种激光器视为能源箱；一旦开启激光器，它就会储存光线，直到想要收集光线而不会让其消失。”

Anapole纳米激光器可为单片集成的硅光子源提供一个有用的平台，用于高级和高效的纳米级电路。该团队构建的模型表明，集成不同anapole纳米激光器可以产生振荡的动态模式，用于以低成本再现类似的大脑活动，如机器学习和记忆检索等。

该项研究成果已经发表在了Nature子刊《Nature Communications》杂志上。（文/Oscar译）