Нанолазер – это новый тип оптического устройства, являющийся источником когерентного электромагнитного поля на субволновом масштабе. Один из вариантов нанолазера – спазер (Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Спазер состоит из металлической наночастицы, выступающей в роли резонатора, и активной среды (квантовая точка или молекулы красителя), в которой накачкой создается инверсия населенностей. Серьезная проблема, которая усложняет реализацию нанолазеров – очень высокий уровень омических потерь в металлах, которые увеличивают порог лазерной генерации. Полупроводниковые материалы с относительно высоким показателем преломления в оптическом диапазоне позволяют реализовать сферические резонаторы субволновых размеров без использования металлов. Оптические резонансы в таких частицах – это резонансы Ми низкого порядка. Такой высокодобротный резонатор может служить платформой для создания генератора когерентного ближнего поля. Как и в случае спазера, поля резонансной моды наночастицы взаимодействуют с активной средой, и при определенном уровне накачки можно ожидать перехода к лазерной генерации. В данной работе мы исследуем отклик слоистой сферической частицы типа «ядро-оболочка», состоящей из кремниевого ядра и оболочки из усиливающей среды, и показываем, что при определенном уровне усиления происходит переход к лаированию. Мы исследуем модовый состав нанолазера и получаем выражения для частоты и порога лазерной генерации. Используя актуальные материальные параметры для полупроводника и усиливающей среды, мы сравниваем порог генерации диэлектрического нанолазера с порогом спазера, основанного на плазмонном резонансе металлической частицы.
Последние новости
-
-
Студенты Нового физтеха ИТМО приняли участие в Международной школе по квантовым технологиям ISQT в Москве
-
Левитирующие поезда, смартфоны и биочипы: что нам дала квантовая механика за сто лет
-
Как «причесать» свет: ученые ИТМО придумали, как надежно и быстро передавать большой объем данных в космосе
-
Ученые ИТМО создали искусственный оптический синапс, который повысит эффективность работы нейросетей