研究目的
研究有限晶格中纳米粒子数量与其激光发射特性之间的关系。
研究成果
研究表明，有限晶格中纳米粒子的数量对于产生稳健的腔体共振和激光发射至关重要。与增益介质集成的有限纳米粒子晶格可作为独立相干光源，应用于光复用和芯片实验室技术。
研究不足
该研究聚焦于金纳米粒子晶格，可能并不直接适用于其他材料。激光阈值对染料浓度、衰减寿命和光谱重叠较为敏感，这可能会限制研究结果的普适性。
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有限等离子体纳米粒子晶格的激光发射
DOI：10.1021/acsphotonics.0c00231
期刊：ACS Photonics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
小型激光器可实现体内细胞相干成像、固态集成光子学及照明应用。与传统激光器不同，等离子体激光器能在亚波长尺度产生相干光，但基于金属薄膜和半导体增益介质的腔体结构存在较大辐射损耗且缺乏定向发射。相比之下，由有机染料包围的二维金属纳米粒子阵列可支持高方向性激射，但目前有限晶格中纳米粒子数量与其激射发射特性之间的关系尚不明确。我们发现二维金纳米粒子晶格中的单元数量对产生稳健腔共振和激射发射至关重要——随着纳米粒子数量增加，会观察到与更强电磁近场相关的更窄晶格等离子体激元。实验上，我们成功实现了30×30纳米粒子晶格的激射。半量子模型表明：纳米粒子数量越多，激射阈值越低且粒子数反转动力学过程越快。这些结果表明，与增益介质集成的有限纳米粒子晶格可作为独立相干光源，用于光学复用和芯片实验室应用。
作者：
Danqing Wang，Marc R. Bourgeois，Jun Guan，Ahmad K. Fumani，George C. Schatz，Teri W. Odom
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