北大物理激光新进展：纳米激光器让微型化成为可能
2017-12-28
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近日，《自然·通讯》和《科学·进展》报道了北京大学物理学院马仁敏研究员与其合作者对等离激元纳米激光器的相关研究，称等离激元纳米激光器让激光器的微型化成为可能。
研究发现，纳米激光器和传统激光器有着本质的区别，等离激元纳米激光器其辐射场可以全部为金属中自由电子振荡形成的表面等离激元形式。然而在传统的光学激光器中，增益介质是通过受激辐射放大光子，因而激光器尺寸受光学衍射极限限制，每个维度最小的尺度均要大于半个波长，难以实现微型化。事实上，在纳米激光器研究中，由于利用等离激元效应所带来的电磁场空间局域化必然伴随着金属吸收损耗。因此，存在纳米激光器相比传统激光器可否具有性能优势这一问题争论。
此次，北京大学物理学院马仁敏研究员与其合作者通过理论分析和系统实验证明了等离激元纳米激光器可以比传统激光器体积更小、速度更快，并具有更低的阈值和功耗，并且这一阈值为可商业化激光器的激光阈值水平，该研究验证了纳米激光器的发光本质原理，并且此次研究将为对纳米激光器进行进一步操控和应用奠定坚实的基础。
图1 传统激光器(左)和纳米激光器(右)基本原理示意图
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