纳米激光器

纳米粒子表面等离子体 激元激光器结构示意图
纳米线表面等离子体激元激光器
此类激光器增益介质是纳米 线，纳米线产生的光子与金 属层耦合形成表面等离子体 激元，该激元沿纳米线方向 传播，在纳米线两端反射形 成的F-P腔内传输振荡,被增 益介质放大并实现激射。
纳米线表面等离子体激元 激光器结构示意图
圆柱形金属纳腔面发射纳米激光器
量子线激光器 在量子阱结构中对电子进行二维的限制，就得到量子线结构
在量子阱结构中对电子进行三维的限制，就得到量子点结构
砷化镓铟量子点激 光器结构示意图
量子点激光器（quantum dot laser）对注入载流子具有三维量子限制结构的半导 体激光器。器件的有源区被宽带隙势垒区分割为许多小体积，其线度在三维方向上 均接近或小于载流子的德布罗衣波长，对载流子在空间所有方向上的运动均进行了 量子限制。此时，半导体材料原有的能带结构被重新分裂为分立的能级。与量子阱 和量子线激光器相比，量子点激光器在输出光谱长度、阈值电流、温度特性和调制 性等方面的性能均可获得较大幅度的提高。
圆柱形wk.baidu.com属纳腔面发射激光器 是利用金属层包裹的纳米柱状 体构成的谐振腔，增益介质位 于纳米柱中。
低温电泵圆柱形金属腔面发射 纳米激光器结构示意图
金属-介质-金属结构纳米激光器
金属介质金属（MIM）结构的特点是利用表面等离子体激元只能在金属表面传播的 横波特性，使得两层金属表面等离子体激元耦合在一起，在中间的介质层中传播， 从而构造深亚波长光波导结构。
纳米激光器
• 从量子力学观点看，一切以波为基础的器件其尺寸最后的 限制将是所涉波长，光子器件的大尺寸很大程度上是由于 基本波长的限制，但在这种根本限制成为严重障碍之前， 材料和制备方法的选择，还是可以明显改进尺寸的微型化 • 纳米激光器一般是指尺寸等于或小于所涉波长的微型化激 光器。
量子阱激光器
在量子力学中，把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之 成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子 能级，使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射，这就是量子阱激 光器。
表面等离子体激元在 金属与介质表面附近 的电荷振荡示意图
纳米粒子表面等离子体激元激光器
该类器件利用了表面等离子体激元受激辐射放大机制其基本模型是由金属纳 米球提供表面等离子体激元，在金属纳米球周围或者表面分布有增益介质， 当外来电磁场激发表面等离子体激元并在金属表面产生共振时，由于共振增 强效应和小尺寸效应，使得局域近场增强了数倍，所获得的增益完全弥补了 金属的吸收损耗
表面等离子体激元纳米激光器
基本原理：
在基于表面等离子体激元的纳米激光器中，表面等离子体激元替代光子，在纳 米尺度的谐振腔中谐振袁并在激辐射的作用下得到放大与激射。 表面等离子体激元是指光子与金属表面的自由电子相互作用而被俘获，外来光子 电磁场激发引起金属中电荷密度涨落产生的电磁模式，它沿着金属表面传播，是一 种倏逝表面波，满足麦克斯韦方程。
沿着银侧壁在介质和半导体内传播，被一端的银反射镜反射，在另一端 的端面实现边发射出光可实现电泵浦表面等离子体激元激光器，工作于 室温下
纳米激光器的应用前景
超快光学 计算 亚波长集成 光学电路
生物单分 子研究
光学数据 存储